Taschenbuch der Fernmelde-Praxis 1979

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taschenbuch der fernmelde

_ praxis 1970 Herausgeber

Heinz

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FERNMELDE - MONTAGE G.M.B.H. 4140 RHEINHAUSEN-BERGHEIM Verwaltung: Betrieb:

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DER DEUTSCHEN

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BUNDESPOST

Übernahme

sämtlicher technischer Arbeiten im Bereich des Fernmeldewesens Abt.: Ortskabelu.

Sprechstellenbau

Abt.: Bezirks- und Fernkabel, Ausgleich an NF- und TF-Kabeln; Ausgerüstet mit den modernsten Meßgeräten Abt.:

Kabelverlegung hen

von

und

Röhrenkabeln

Fernsprechanschiuß:

3572,

8581

Rheinhausen (02135) Überlandfunkdienst: Duisburg VERTRETUNG Amsterdam-Ost,

IN

DEN

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2314068

NIEDERLANDEN

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Fernsprechanschluß:

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Amsterdam 020-5 06 34

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Hier finden Sie 24 Antworten der IBM Deutschland auf die oft gestellte Frage:

Wie stark engagiert

sich die IBM

Daten- und Textverarbeitung sind die bekannlesten Arbeitsgebiele der IBM. Wir haben sie jedoch schon immer als Teilgebiete der Informationsverarbeilung gesehen. Und zur Informationsverarbeitung gehört nalürlich auch die Nachrichtenlechnik, denn Dalenverarbeilung ist heule ohne die Erfassung und Übertragung von Daten und vor allem ohne die Datenfernverarbeilung nicht mehr denkbar. Also ist die IBM auf dem Gebiel der Nachrichlentechnik ein kompetenter Partner, der hier den Nachrlehlentechnikern 24 Antworten auf ihre Frage gibl.

Datenstationen

IBM 2740/1BM

2741 Daterstationen;

Für die Eingabe über Schreibmaschinentaslatur und Ausgabe über Drucker.

JBM 1030 Dalenerfassungssysiem: Für die Datenerfassung im Bereich dar Produktion, mit Eingabestalion, Uhrzeiteingabe und Drucker.

“

ag

IBM 1060 Datenfernverarbeitungssysiem: Datenstation für den Schallerbeirieb im Kredil- und Versiche-

rungswesen. Überprüft z.B. Konten-

stände, buchl und quitlierl.

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Abfrage und Veränderung tral gespeicherten Daten

IBM 1060 Dalenternverarbeilungssystem: Sendet und empfängt Daten von dezentralen Stellen. Ein- und

von

zen-

IBM 2780 Datenstalion:

IBM Syslem/360 Mod. 20, 25 und IBM 1130: Zenirale Recheneinheilen mit eingebauten Anschlüssen für Datenternverarbeitung. Der Compuler selbst wırd zur Dalenslalion — ohne Vorschallung von Steucreinheiten.

großer Dalenmongen von und zu den Außenstellen. Eingabe durch Lochkarlen, Ausgabe durch Schnelldrucker,

IBM 7770/1BM 7772 Sprachausgabe: Kodierte Anfragen an den zentralen Computer über ein Fern-

Ausgabemedien sind Tastatur, Loch-

karlen, Lochstreifen und Drucker. Für kommerziell- und technischwissenschaftlich orientierte Anwendungen.

2 IBM 2260/1BM 2265 Optische Anzeigen: Bildschirmeinheiten mit Taslaluren und Druckern für direkte

Für die schnelle Überlragung

sprechgeräl

werden

durch

ge-

sprochene Nachrichten beanlworlet.

IV

auf dem Gebiet der Nachrichtentechnik?

Steuereinheilen für Dalenfernverarbeilung IBM 2701 Ferndalen-Sleuereinheil® Für den Anschluß von maximal 4 Leitungen. IBM 2702 DatenüberlragungsKonlrolleinheit: Für den Anschluß von maximal 31 Leilungen. IBM 2760 Optische Dalenerfassungsstation: Ein Bildschirm für Filmprojektion zeigl dem Bediener die einzelnen Programmschritle. Der Bediener gibt die Dalen mil einem t.ichtstilt ein.

IBM 1070 Prozeßdalen-Über-

tragungssysiem

Nimmt in Prozeßabläufen. ?.B.

in Slahlwerken

oder

Raffinerien,

Dalen von Meß- und Zähfgeräten auf, gibt sie an den zenlralen Computer, nimml Anweisungen auf, üruckt Ergebnisse und sleuert ProzeBabläule,

IBM 9703 DatenüberlragungsKontrolleinheit Für den Anschluß von maximat 176 Leilungen. IBM 2848 Sleuereinheil für Oplische

Anzeige:

Bis zu 24 Bildschirmeinheilen sind anschlieöbar und werden durch die IBM 284B gesleuert.

Übertragungsgeräte für DatenIernverarbeilung (Modems)

Durch Modems (Moaulator --

Demcdulator). z.B. IBM

3976. wer-

Dio

IBM

lielerl 10 verschiedene

Modelle für verschiedene Überlragungsgeschwindigkeilen ungl -lechniken. 1BM Sonderprodukte IBM 3965 Konzenlrator: Mil dem Konzenlralor werden Nachrichlen von bis 24 langsamen Leitungen von verschiedenarligen Datenslalionen zusammengelaßt und dann über eine schnelle Leilung zum zentralen Compuler übertragen,

Dies isl nur eine Antwort auf die Frage nach IBM Sondergerälen für die Nachrichtenvermittlung. Die IBM heferl für spezielle Anwendungen die den jeweiligen nachrichtentechnischen Anlorderungen angepaßten Sonderprodukle.

den die von den Steuereinheiten

Noch eine Frage zum Schluß: Wie erfahren Sie mehr über

die hler genannlen (und die nichl genannten) nachrichlentechnischen Systeme und Geräte der IBM? Sie fordern einfach zusätzliche Informationen an: IBM Deutschland Nachrichtenlechnik 7032 Sindelfingen

1*

alenstalionen kommenden Signale leilungsgerecht bzw. maschinengerecht umgewandelt.

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taschenbuch der fernmelde

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Herausgeber

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(grad.) Heinz

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Vorwort Wir freuen uns, den siebenten Jahrgang dieses Buches in einer Form vorlegen zu können, die eine wesentliche Steigerung unserer bisherigen Arbeit darstellt. Sicherlich ist der Zuwachs an Mitarbeitern und im Themenangebot allein noch kein Zeichen eines echten Fortschritts. Wir glauben jedoch, daß wir durch die besondere Straffung der ausgewählten Beiträge in diesem Jahr in dem zur Verfügung stehenden Rahmen ein Maximum an fachlicher Information bieten können. Im

letzten

Jahr

ist

nicht

nur,

wie

wir

aus

den

Ver-

kaufszahlen ersehen, der Kreis der Freunde dieses Jahrbuches gewachsen, wir haben auch ein nachhaltigeres Echo aus dem Benutzerkreis — und damit mehr Anregungen für die weitere Gestaltung — als früher erhalten. Eine wesentliche Tendenz aller dieser Anregungen lief darauf hinaus, dern Buch einen Nachschlageteil voranzustellen, der in alphabetischer Folge aus den einzelnen Teilbereichen unserer Technik die wichtigsten und am häuflgsten benötigten Fachausdrücke erläutert. Wir haben zunächst gezögert, diese sehr anspruchsvolle Aufgabe hier auch noch zu verwirklichen. Schließlich haben wir es gewagt, obwohl wir wissen, daß wir uns hier erheblicher Kritik ausgesetzt sehen werden. Einerseits kann dieser Nachschlageteil, schon aus räumlichen Gründen, bei weitem nicht vollständig sein, andererseits sind viele fachkundige Gremien laufend damit beschäftigt, unsere Fachbegriffe zu definieren, und wir möchten diesen keineswegs vorgreifen. Wir standen also in diesem Jahre vor der Aufgabe, nicht nur die zu behandelnden Themenkreise auszuwählen und abzustecken, sondern weiterhin dem Buch von der Art der Darstellung ‚her eine neue Gliederung zu geben. Das hat zu folgender Dreiteilung geführt: 1. Teil: 2. Teil:

Einheiten, Begriffe und Erläuterungen Fachbeiträge (insbesondere Neuerungen aus den einzelnen Fachgebieten)

3, Teil:

Fachliche

Fortbildung

Wir möchten Herrn Günter Glaeser recht herzlich danken, der bei der durch den größeren Mitarbeiterkreis umfangreicher gewordenen redaktioneHen Arbeit tatkräftig mitgewirkt hat. Wir danken auch allen Lesern, Kollegen und nicht zuletzt auch den leitenden Herren des FTZ für die uns von allen Seiten zugegangenen fachlichen und organisatorischen Ratschläge. Wir würden uns freuen, wenn das Buch in der Fachwelt die gleiche freundliche Aufnahme findet wie seine Vorgänger. Heinz Pooch und Mitarbeiter Verantwortlich für die Redaktion: Ing. (grad.) Heinz 61 Darmstadt, Nieder-Ramstädter Str. 186a Telefon: (06151) 49 137 Mitarbeiter

des

„taschenbuch

der

fernmelde-praxis

Pooch,

1970“

Ing. (grad.) Herbert Baehr, Darmstadt, Herdweg 54 Dipl.-Ing. Rudolf Binz, Darmstadt, Mathildenstr. 23 Ing. (grad.) Ernst-August Böhne, Darmstadt-Arheilgen, Im Fiedlersee 22 Ing. (grad.) Hermann Cassens, Darmstadt, Pupinweg 23 Ing. (grad.) Günter Ebbeler, Roßdorf, Ringstr. 29 Ing (grad.) Günter Glaeser, Darmstadt-Aarheilgen, Hebbelstr. 3 Ing. (grad.) Jürgen Haag, Darmstadt, Pupinweg 15 Ing. (grad.) Werner Happel, Darmstadt, Traubenweg 116 Ing. (grad.) Helmut Herper, Darmstadt, Soderstr. 51 Ing. (grad.) Jörg Heydel, Hähnlein, Georg-Fröba-Str. 23 Dipl.-Ing. Theodor Irmer, Darmstadt, Pupinweg 31 Ing. (grad.) Heinz Jansen, Darmstadt-Eberstadt, Mecklenburger Str. 29 Dr. phil. Rudolf Kaiser, Darmstadt, Sodersir. 45 Ing. (grad.) Alfons Kaltenbach, Traisa, Ludwigstr. 133 Dipl.-Ing. Rolf Kannemann, Wuppertal-Elberfeld, Boettinger Weg 3 Dipl.-Ing. Klaus Kern, Zwingenberg, Neuer Weg9 Hansjoachim Kleimeier, Darmstadt, Kranichsteinerstr. 58 F Ing. (grad.) Joachim Kniestedt, Darmstadt, Seekatzstr. 13 Ing. (grad.) Ernst Mohr, Mainz, Starenweg 13 Ing. (grad.) Helmut Spilger, Frankfurt 50, Altheimstr. 2 Ing. (grad.) Helmut Scherenzel, Dieburg, Dessauer Str. 31 Dr.-Ing. Karl-Otto Schmidt, Darmstadt, Oppenheimer Str. 3 Ing. (grad.) Dietmar Schön, Darmstadt, Pupinweg 31 Ing. (grad.) Ernst-Günter Stölting, Jugenheim, Am Landbach 14 : Ing. (grad.) Siegfried Tischer, "Lorsch, Mozartstr. 19 Ing. (grad.) Karl Heinz wittland, Darmstadt, Alfred-Messel-Weg 221

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Zwei- und Vierdrahlleitungen HD-Wähler HD-Wänler EMD-Wähler HDW-Litzen Verbindungswege selektive Pegelmessungen Telegrafenrelais EMD-Wähler Kontaktwiderstände HD-Wähler

Inhaltsübersicht Ausführliches

Inhaltsverzeichnis

Seite

9)

Abschnitt

Seiten

Maßeinheiten

der

Elektrotechnik

........ccrrsscrueenen

Begriffe und Erläuterungen aus der FernsprechVermittlungstechnik vernnnnnunnn Kerunnasaesuneenarnernee Begriffe und Erläuterungen aus der Datenübertragungsund Fernschreibtechnik ...... Kernerseeresnn Begriffe und Übertragung

Erläuterungen aus der Faksimile.ccunecureneersuseesnoennennennesnuennnnnree

Begriffe und Definitionen aus der Übertragungsund Meßtechnik ....sesenrenerneesenerennnnnesnene Kane Begriffe

und

Erläuterungen

Zuverlässigkeit Korrosion

in

und

Kabelschächte

in

Lüftung

der

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76—105 106—123

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Kabelkanalanlagen

fernmeldetechnischer

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Kabelkanalanlagen in

Funktechnik

Fernmeldetechnik

Korrosionsschutz

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Betriebsräume

205—236 237—258

Gegenstandsdokumentation unter Verwendung von Beschreibungsnormen z„erureerenaaurernenre Pe

259—284

Wirtschaftliche von Wählnetzen

Bemessung der Verbindungswege mit Leitweglenkung ....eeeracrancae

285—310

Die gebräuchlichsten Gemeinschafts- und Wählsternanschlüsse der Deutschen Bundespost ...cerneesersen:

311—340

Tabellen der Fernschreibund Datenendgeräte für Übertragungsgeschwindigkeiten bis 20 bit/s ....... . Datenübertragung über Breitbandstromwege ........ Datenendeinrichtungen an Modems ....... Moderne TF-Meßgeräte ...... nnrnernne .. ... Aufteilung der Frequenzbereiche von 10 kHz bis #GHz in der BRD _ ............ Kersnunnanunen Keenerucen Fernsehsender für das IL, II. und III. Programm Fernsehumsetzer mit transistorisierten Vorstufen .. Satelliten-Fernmeldeverbindungen vernnannan sonen Anwendung der Halbleitertechnik in der Fernmeldestromversorgung «rrarr.. Kennennene Kerennuenenerens Einige Verfahren zur besseren Ausnutzung des Übertragungsweges beim Fernsprechen ......c.0... . Puls-Code-Modulations-Technik Sursssnenueeenurneruee Halbleiterbauelemente in der Fernmeldetechnik I ..

341—346 347—360 361—381 362—398 399—414 415—439 440-456 457478 479—489 490-514 515—535 536—583

7

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Inhaltsverzeichnis Maßeinheiten der Elektrotechnik (H.Baehr) ...... .. Allgemeines ..cceeorensennenaronennunonne .. Einheiten und Begriffe . 2. Das „Internationale Einheitensystem“ aunernsaen 2.1. Die Definitionen der MKSA -Basiseinheiten 2.2. Abgeleitete MKSA -Einheiten _... 2.3. Abgeleitete VA ms-Einheiten ..... “en 3. Schrifttum ..crassusenuen Krenentennrernnnne Be Begriffe und Erläuterungen aus der FernsprechVermittlungstechnik (W. Happel) ..ccneccrereevernnnner Begriffe und Erläuterungen aus der Datenübertragungsund Fernschreibtechnik (H. Cassens) Begriffe und Erläuterungen aus der Faksimileübertragungstechnik (H. Spilger) .......enesessenrrener Begriffe und Definitionen aus der Übertragungsund Meßtechnik (H. Jansen) ........-. Begriffe und Erläuterungen aus der "Funktechnik (K. Kern) Kuonnasnanuensnunreunnne Burenrsentensneunecnnnne Zuverlässigkeit in der Fernmeldetechnik (III) Prüfung der Zuverlässigkeit — Erhöhung der lebenswahrscheinlichkeit (Dr. phil. R. Kaiser) 1. Einleitung ..ccrcrennsnennnonennennonsnnune 2, Stichproben ...eeoueresnnsernenn 3. Verkürzte Prüfzeit Karnernereen Br 3.1. Erstes Verfahren .....-ee-reuenernenucne 3.2. Zweites Verfahren .....csrrsecnneen0r . 3.3. Vorbehalte Breensnurseneneerenunnena 4. Erhöhung der Zuverlässigkeit 5. Schrifttum ....... Sarnusernenerersarns

Über......

Korrosion und Korrosionsschutz (R.-D. Kannemann) 1. Volkswirtschaftliche Verluste durch Korrosion 2. Substanzverlust durch Korrosion ... vo. 2.1. Verlust in KB ........ Kreneaune PR .. 2.2. Berechnung des Volumenverlustes .....ucrsrn0e. 2.3). Berechnung der Dicke der abgetragenen Schicht 2.4. Berechnung der Zeit t bis zur Durchkorrosion 3. Arten und Ursachen der Korrosion ssccrrunsone 3.1. Galvanisches Element ... 3.2. Konzentrations-Elerment 3.3. Streustrföme .....erccansnenuosne 3.4. Mikrobiologische Korrosion 3.5. Einfluß der Bodenzusammensetzung" "auf die KOTTOSION senererenerennnennen vercenn Vornoenuaennn . 4. Passiver Korrosionsschutz 4.1. Metallene Überzüge .......... 4.2. Anstriche ....euncrcearener . 4.3. Plastische Umhüllungen 5 Aktiver Korrosionsschutz 5.1. Schutz durch Opferanoden la Fernmelde-Praxis

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Stromkapazität © ....cceccsseeneneanene Anodenwirkungsgrad_ ........ . Lebensdauer von Anoden Schrifttum ern. Kersnnenesa

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Drainage .....eccnsnnensurssoenseusnenenenennnennanne Kathodischer Schutz durch Fremdstrom (Soutirage) .....2usesansaunensonennernenruenunnesn nee Stromdarbietung ....cuse@srnerkeersesnen sen snnenne Verlauf von Strom und Spannung längs einer Leitung .cunsoaeeeunenensneneenonenensen nennen enen nenn System Schiene_Erde Kenssnerreseneensenuunen . System Schiene/parallelgeführte Leitung Meßtechnik ........ Potentialmessungen . Rohrstrom/Kabelmantelstrom-Messung .......... Messung des spezifischen Bodenwiderstandes eo Planungswerte, Beispiele ....zaccsoneerannuunnnen Berechnung des erforderlichen Schutzstromes .. Berechnung des Erdübergangswiderstandes Rı

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2. 3.

157 159

170-—-204

Gasansammlungen in Kabelkanalanlagen (G. Ebbeler) 1. Einführung ...ccsecsseecesenenernnereesssensansnuo nen 2 Gase in KK-Anlagen und damit verbundene Gefahren ....veeseeenseesneenenerenerenrenennernnenne Vorkommende Gasarten und ihre Ursprungsquellen ..oenennersseenaernanneunsnnensuennnnse runs Mögliche Gefahren .........ızvccsearsesnerneneennn Grad der Gefährdungsmöglichkeit .............. Möglichkeiten zur Verminderung der Gefahren Frühere und heutige Möglichkeiten ............

205— 236 205

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abelschächte in Kabelkanalanlagen (G. Ebbeler) Einführung ....ucneensennansnuennusnennensnen ren une Anforderungen an KSch ............. Anforderungen an die Stabilität Arbeitstechnische und betriebliche Anforderungen Grundsätzlicher Aufbau eines KSch ............ Bauweisen für KSch und ihre Einzeiteiie ...... Unterschiedliche Betrachtungsweisen .......... Bauweisen ....uuscenosneseennennanneensonennerennuen Schachtformen und Schachtgrößen ......c..22.0.. Grundrißformen der KSch Funktionsmaße der KSch Gesamtmaße der KSch Bauvorlagen für KSch ...... 1. Konstruktionszeichnungen 2. Festigkeitsberechnung (Statische Berechnung) .. 3. Aufstellen der Bauvorlagen .......csesecsensnecsn Statische Beanspruchung von KSch-Bauteilen Belastungsklassen ......2zeurreenenennneenenn en nun Bemessung von KSch-Wänden Bemessung von KSch-Decken Bemessung von KSch-Hälsen Dynamische Beanspruchung von KSch-Bauteiien Schrifttum ..u2sereseeneneenerneennnensnerererensnens

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SAG Fernmeldebau In Fe’nmeldeanlagen führen v.ir folgende Arbeiten Neubau

und

Erweiterung

Einrichtung

von

Herstellung

kompletter

aus:

oberirdischer

Linien

Teilnehmersprechstellen

Kabelzieharbeiten

von

Erdkzbeiverlegung

Kabelkanalanlagen

Erd- und

Röhrenkabeln

mit Kabelpflug

Kabellöt- und Spleißarbeiten Nf-Ausgleich und BZK-Anlagen Wartung

Bespulung

an OVK-

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Aufstellen und komplette sprechhäuschen Herstellen

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Grundsätzliche Maßnahmen ......2cnsccanennen ... Unterschiedliche Betrachtungsweisen bei Altund Neuanlagen ....err.ccen Entlüften von KK-Anlagen . nun Grundsätzliches ........-2ncnaesenennene Entlüftungsmaßnahmen an KSch Entlüftungsmaßnahmen an AzK Entlüftungsmaßnahmen an begehbaren KK .... Abdichten von KK-Zügen .....ccscrseesennnennnne Grundsätzliches ..s.rccereuenın Festlegen der Abdichtstellen Bauteile und Arbeitsstoffe für das gasdichte Verschließen von KK-Zügen .....scrcrcnesner Abdichten unbelegter KK-Züge Abdichten belegter KK-Züge ........ Schrifttum ...ceuneneesnenneneueneenuensenenanennennn

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Die Lüftung fernmeldetechnischer Betriebsräume (E.-G. Stölting) .. 1. Einleitung Aufgaben der Lüftung Grundlagen ....... vereinen une Die Luft ...coeesunenersensernerneneennenn een en nenn Grenzbedingungen für Fernmeldegeräte ........ Grenzbedingungen für das Personal Klimagrundlagen ..sosruaocesseennarneo nenn Hochbauliche Voraussetzungen Rechnungsund Auslegungsvoraussetzungen Thermisch hochbelastete Räume ......serneenen. Räume mit Wähleinrichtungen ........ncrcresen. wWähleinrichtung mit luftoffenen Kontakten .... Wähleinrichtungen ohne luftoffene Kontakte .. Prüfund Signalräume ......c.c.c.cn Kernnunsnee Zählerräume .....222er2eerernnneneenne nun Kernuenne Hochbauliche Voraussetzungen ......uors0sson0n Sonstige Räume .....cssesseoereonennenneneen rasen Batterieräume .....rcecsseenensersnarnsneen rennen ne . Kabeleinführungsräume ......ruercenerneneernnenn Zusammenfassung ......ecsecnesnasnsarannnnennnn nen Schrifttum ..eseeeekenerneenerseernernaenenen ernene

wo

WWW

nupnnn'

unn

VOnNDD-

Gegenstandsdokumentation unter Verwendung von Beschreibungsnormen (E.-A. Böhne) ............secec00. Einführung ........essccueesrensnnennnnennnnanennenne Das Informations-Verbundsystem ........:.: . Die Bedeutung von Normen .........cecccresren Begriffe des Informations-Verbundsystems Die Arbeitsteilung .... Begriffliche Klärungen Fundamentale Aspekte Der Begriff an sich ....... Begriffsbenennungen _....... zone Invarlanten ..scerssenerasseneanrnen Probleme der Kommunikation Krrarenen I Das Prinzip der Informationssprache ..........

259— 2041 259 260 260 261 264 264 264 265 267 268 268

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Die Brieftaube ist auch ein Nachrichtenmittel, jedoch ein sehr unzuverlässiges. Zum Glück ist die Entwicklung dort nicht stehengeblieben. Auch bei uns nicht. Heute befassen wir uns bereits mit der Zukunft. Deshalb können wir stets Modernes und Zeitgerechtes anbieten. Wir fertigen und liefern Geräte der Vermittlungstechnik, Übertragungstechnik, Funktechnik und Datenübertragungsgeräte.

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Information und Nachricht ......crsecssereennenn Realisierung ......sescecensecen . Allgemeine Fragen .......... Gegenstandsdokumentation Deskriptoren ....srereeuneeunnn Darstellung der Daten ............. Bezeichnung und Benummerung Thesaurus vsuerversounenneesnennenees nennen nen Informationswiedergewinnung (Retrieval) Der den Benutzern zu bietende Dienst .. Schrifttum ..verseeesnerusereneenenneneneenennennnene

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Wirtschaftliche Bemessung der Verbindungswege von wählnetzen mit Leitweglenkung (K.H. Wittland) 1. Allgemeines ....c@acenoenenunnennssneeunennernne nenn 2. vVerbindungswege von Wählneizen mit Überlaufverkehr ..ecccseseenanensesensnnenenunennne nn nnn 3. Bemessungsgerechte Erfassung von VerkehrsTesSieNn .....remmserenereenasnrunnenneneereeennertereeen 3.1. Verkehrsreste bei Einfachüberlauf 3.2, Verkehrsreste bei Mehrfachüberlauf 4. Wirtschaftliche Bemessung von Leitungsbündeln in Wählnetzen mit Leitweglienkung bei Berücksichtigung des Streuwertes ....ureeeeeerennserene Querwegtafel für I. Querleitungsbündel ensure Tabelle der Leistungswerte in Abhängigkeit von Zufallsangeboten bei I. QlI-Bündeln mit Überlauf 4.3. Tabelle der Leistungswerte in Abhängigkeit von streuwertbehafteten Verkehrsangcboten bei Überlaufbündeln ......csesuesseenesnessnesenennenn 4.4. Tabelle zur Bestimmung der Leitungszahl für Uberlaufbündel (II., IIH....Ql-Bündel) ........ 4.5. Tabelle zur Bestimmung der Leitungszahl für Kennzahlwege .......222220nenesereeneneressnnee nun 4.6. Berechnungsbeispiel . 5. Schrifttum veeersereseuenneenneennserensenenereerenne Die gebräuchlichen Gemeinschaftsund Wählsternanschlüsse der Deutschen Bundespost (J. Haag) 311-3440 1. Allgemeines ....senosoneneoneneren san en nun en nunn 1.1. Zusammenarbeit mit den vorhandenen Wähl-

-

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....nuneenrernueneunerenesnnererensern rennen

Koppelelemente Haftrelais ....2ersserennesneenenunnne Edelmetallkreuzverbinder (EKV) Der Ordinatenhafischalter (OHS) Gemeinschaftsanschluß 53 ......... AUfbau ..uneeeernenenunreneenener nennen Schaltung eines Zweieranschlusses wWählsterneinrichtung 53 (55) ....... Aufbau ..scseeereenseunernernennn Schaltung ..seeocucceaenen Wählsterneinrichtung 62 Aufbau ...222cceeueneunseensesneenenenennunanennn Schaltung und Wirkungsweise der WSstE 62 .... Wählsterneinrichtung 63 ...scercesenuesnarernen nn

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335 336

.

Tabellen der Fernschreibund Datenendgeräte für Übertragungsgeschwindigkeiten bis 200 bit/s (H. Herper) .......: Kesneerenonsenerauerennnernentnersnnnnne Datenübertragung über Breitbandstromwege (a Kaltenbach) ensswanenueneeeerneenereanenesunenennenne Allgemeines ...... zu. un. FE 2 Leitungsarten ... 3. Übertragungstechnische Eigenschaften und Forderungen .... 3.1, Pegelpläne .... 3.2. Zulässige Signalpegel 3.3. Lineare Verzerrungen und Geräusche 4. Technischer Aufbau der Breitband-ÜbertraBUNBSWEgE ..nuennesnsenunnenenesnsnnnnnersenennnnsne 5. Modems für Breitband- Übertragungswege ren B Datenendeinrichtungen

1.

Überblick

2. 3. 4

an

Modems

(A.

Kaltenbach)

..crsesesneseeunennenn esse eenesernsennn

Datenendeinrichtungen Datenendeinrichtungen Datenendeinrichtungen tragungssystem

D20P

an Modems D 1200S an Modems D2005 am Parallel-Datenüber-

.......222csueernnennennnnense

Moderne TF-Meßgeräte (H. Scherenzel) ........2.22.0. 1. Einführung ......cervsneosunsununnnnnessn nenn nenne 2. Neuentwicklung transistorierter TF-Meßgeräte 3. Aufbau der TF-Meßgeräle 3.1. TF-Pegelsender _............ 3.2. TF-Pegelmesser .......2srenueosuarensnornsonenuunne 4. Beispiele für moderne TF-Meßplätze .......... 4.1. TF-Pegelsender W 232/TF-Pegelmesser D364 4.2. TF-Meßplatz PS6/SPM6 s..recerereecnrennener nn 5. Schrifttum ..errenersearennerserernennernenenensnnenn Aufteilung der Frequenzbereiche von 10 kHz 40 GHz in der BRD (R. Binz und H. Kieimeier)

1.

Überblick

Frequenzzuweisung in der Bundesrepublik Deutschland ...cseuseneneennseneanen Kerrnunererenen Fester Funkdienst „ıcserseceenerenen ne Beweglicher Funkdienst (MO) .... Beweglicher Flugfunkdienst (MA) Beweglicher Seefunkdienst (MS) Flugnavigations-Funkdienst (AL) Seenavigations-Funkdienst (NL) Amateurfunkdienst (AT) ........22..0. Rundfunkdienst (BCBT) ........ccccccesreerrnen Nichtnavigatorischer Ortungsfunkdienst (ER) . Astronomiefunkdienst (RA) .......... . Wetterhilfen-Funkdienst (SM) . Normalfrequenz-Funkdienst (SS)

2”

nuo'

Bubbblsusune

BSBREDDERNDNDD

2.

bis

.......... Krneane Seesenenensessennseorsnenen

341—346 347360 347 348 349 349 349 351 354 357 361—381 361 362 370 375 382— 398 382 383 384

2.13. Satelliten-Fernmeldedienst ......uurernreeneree . 2.14. Satelliten-Wetterhilfenfunkdienst (EM) 2.15. Satelliten-Navigationsfunkdienst (EN) .. 2.16. Weltraumforschungs-Funkdienst . 2.17 . Weltraum-Fernsteuerung .......... 2.18 . Weltraum-Fernmessung s.norerecren 2.19 . Frequenzen für industrielle, wissenschaftliche und medizinische Zwecke (ISM) ....erecrrucnenn ‚20. Frequenzen für Induktionsfunkanlagen ........ 1. Frequenzen für Trägerfrequenzanlagen auf Hochspannungsleitungen der Elektrizitätsversorgungsunternehmen (TFH-Anlagen) ........ ..

411 412 412 413 413 413 413 414

Fernsehsender für das I, II. und III. Programm (I. Kniestedt) sacueernerne Kernersorsernnssensennneennennnn 1. Allgemeines Konsttennarnnensunnennn . nn Erläuterungen zu den Senderlisten . Fernsehsender in der Bundesrepublik Deutschland, alphabetisch geordnet ........ mencscan Fernsehsender in der Bundesrepublik Deutschland, nach Kanälen geordnet .... Trägerversatz ....uensccsnn Strahlung, Bildleistung Sirahlung, Hauptrichtung Rundfunkanstalten (Abkürzungen) u... Erläuterungen zu der Spalte „Bemerkungen“ in beiden Senderlisten .....ceruesoorenanuneeeununneen errors Fernsehumsetzer mit transistorisierten Vorstufen (J. Heydel) .......... Durnenanuunsusrunnennnoneresan none ... 1. Regriffsbestimmungen und Klassifikation zecore 2. Die technische Entwicklung der Fernsehumsetzer 3. vVor- und Nachteile der TVU mit transistorisierten Vorstufen ..onucnurcresn Kernenonerunnsnnense 4 Technischer Aufbau der TVU .... 5. Besondere Schaltungsmöglichkeiten. der "TransiStOTStUfeNn cuuereourennennareencnn 6. Technischer Ausblick 7. Schrifttum .surecreernne 457478 457 458 459 462

nu)

a

BSBESNNuNDnmunn

Satelliten-Fernmeldeverbindungen (S. Tischer) ...... Einleitung ...«secersenenunenonen nenn nnnennnenene Passive Satelliten ... . “ ... Aktive Satelliten .... Modulationsverfahren . Flugbahnen ...serrereurnocnsnunneunnnn Umlaufzeit und Flughöhe eines "Satelliten . Synchronsatelliten zuonun . Sichtbereich ........ Signallaufzeit ..... EchO ...resenronenenee Lagestabilisierung ....... Satellitenantennen sus. . Termperaturregelung im Satelliten onnunen Betrieb der Erdefunkstelle Raisting "über INTELSAT UI ..zuocesccesessesassrenensnenuenuenenn 2 Fernmelde-Praxis

17

12.

13. 14. 15.

Deutsch-französischer

Fernmeldesatellit

Symphonie ....eeserneoennsnunoenennenserennunnunenne Fernsehverteilund Fernsehrundfunksateiliten Schlußbemerkung ......:cscenseseerserennnennnonnn . Schrifttum ......u@csersauesonenneeruonernunersunnee .

PURE ORG

DBDSNDN

Anwendung der Halbleitertechnik in der Fernmeldestromversorgung (D. Schön) .......:zaonrsuroneerennernn 1. Grundbegriffe der Regelungstechnik Suerensansnn 11. Der Regelkreis .....zcauernunseneessee 1.2. Energieflüsse ..... Bu 1.3. Der Regler ..... .. Kersaneersnuuen 14. Das Stellglied ........ Keeinersnerntene Br 15. Der Regelverstärker ........zcorunereneennnerennen 2. Beispiel für ausgeführten Stromversorgungseinschub mit Gleichspannungswandler und Verlustregler ..........220cseneeneossesennenuranersnne nee Wechselrichterteil . Gleichrichterteil Der Reglerteil .. Gleichrichter- und Reglerteil für "weitere AusEangsspannungen „.uereeeseenneeneeeneerene rennen Einige Verfahren zur besseren Ausnutzung des Übertragungsweges beim Fernsprechen (Verminderung der Kanalkapazität, des Geräuschabstandes, der Belegungszeit (Dr.-Ing. K.-O. Schmidt)

1.

2.

2.1. 2.2. 3. 3.1. 3.2. 3.3. 3.4. 3.5. 4, 5.

Übersicht

....ccssereenonnsnronserneonunn

Die natürliche Sprache und die für eine gute Verständlichkeit notwendige Kanalkapazität .... Die natürliche Sprache und ihr Frequenz- und Amplitudenumfang ......c2veesseoansnansernensnern Die für eine gute Verständigung notwendige Kanalkapazität ....eceesseereerneeanonnneeranennenn Einige Verfahren zum Vermindern der Kanalkapazität und des Geräuschabstandes .......... Der Vocoder ....esusereaeeneenunrensaersen Der Kompander und "dle "AmplitudenkomPTESSION vcsueseeenensennnentnennensnnenrnen rennen . Die vorverformte Sprache ...... Die Abtastverfahren (Sampling) . . Das TASI-Verfahren und die Zeitkompression Schlußbetrachtung .....z2censseansnnesnenssnenenee Schrifttum ......rsrrnensnersnenensnersensenensnnenne

Puls-Code-Modulationstechnik (T.Irmern) .......... 1. Analogübertragung .. 2. Digitalübertragung 3. Vergleich zwischen Analog- und DigitalübertTagUNE ...ceerneenn Vaneanunaerunensnununen 4. Digitalübertragung "durch PCM 4.1. Abtastung ...2:eenaononuune 4.2. Quantisierung ünd "Kompandierung .. 4,3. Codierung ...sueresuecueernen nun Keanerreresereesen

18

479—489 479 479 480 481 482 484 485 486 487 487 489

490—514 490 491 491

515—535 515 515 s16 518

np as

vw

SSa vau co

Bildung des Zeitvielfachs (Zeitmultiplex), Mehrfachausnutzung von Übertragungswegen ....... Der Aufbau von PCM-Übertragungssystemen .. Wichtige Merkmale von PCM- bertragungsSYSTEMEN „..rennsenuenenunennnnne nenn nenn u. Rahmenaufteilung: Begriff des Zeitkanals” Einordnung der Fernsprechkanäle in die Zeitkanäle .„nuueeseeenersnenorenttnursnnernensenerennenes Die Synchronisierung .....c.cr.. Die Kennzeichenübertragung Zahl der Fernsprechkanäle bei "PCM-ÜbertraEUNBSSYSteEMEN .sence neone ruesnersensr en ennune oe. Bisherige Entwicklung ‘der "PCM-Übertragungssysteme und ihre gegenwärtige Verwendung in den verschiedenen Netzebenen .....uescc0.. vn. Entwicklungstendenzen. und zukünftige Anwendungsmöglichkeiten der PCM-Technik ..........

524 527 529 529 530 530 531 532

BERPBROnEDDNDK op or8 vo

Halbleiterbauelemente in der Fernmeldetechnik (I) a Mohr) ....... . Einführung Halbleitermaterial Nichtleiter ....... Pr Halbleiter ........ Halbleiterdioden Diodenkennlinie ... Aufbau der Dioden . Anwendungsbereiche Transistoren ..rrernr... .. . . Transistorarten .sornereeenenonnernrunenn enoneın Grundschaltungen des Transistors Kennlinien des Transistors ..... euere une. Anwendungsbeispiele ...... Bersuarsnranennee voronun

©1970

28

Fachverlag Schiele & Schön GmbH 1 Berlin 61, Markgrafenstr. 11 Fernruf: (0311) 18 6020 u. 2% Druck: R. Schröter, 1 Berlin 61 Printed in Germany

19

Einheiten, Begriffe und Erläuterungen In diesen Jahrgang haben wir erstmals einige Beiträge unter dem Sammeltitel „Einheiten, Begriffe und Erläuterungen“ neu aufgenommen. Wir wollen damit das Buch als Nachschlagewerk attraktiver machen und es dem Leser erleichtern, wichtige Einheiten und Begriffe schnell zu finden. — Dieser Teil des Buches soll in den kommenden Jahren noch erweitert und verbessert werden. In diesem Jahre sind leider noch nicht alle Fachgebiete angesprochen, und die alphabetisch geordneten Begriffe noch recht unvollständig. Wir bitten alle Leser um Vorschläge zur Erweiterung dieses Teiles, wobei auch Anregungen für einzelne neu aufzunehmende Stichwörter erbeten werden. — Bei den hier abgedruckten Erläuterungen haben wir auf vorhandene Normen (DIN, CCI) zurückgegriffen, sofern sie uns hierfür geeignet erschienen. In anderen Fällen haben wir eigene Erläuterungen formuliert, die jedoch künftigen normmäßigen Definitionen nicht vorgreifen wollen. In einigen Abschnitten konnten wir bereits die englischen Fachausdrücke, die heute doch häufig benötigt werden, in Klammern angeben. Leider konnte das in diesem Jahrgang noch nicht ganz konsequent in allen Fällen erfolgen. Redaktion und Bearbeiter

20

Maßeinheiten

der Elektrotechnik

Bearbeiter:

Herbert

Baehr

1. Allgemeines Eine

Größe

messen

heißt,

sie

durch

eine

Zahl

darstellen,

welche angibt, wie oft die zugehörige Einheit in der zu messenden Größe enthalten ist. Größe und Einheit müssen von derselben Art sein. Deshalb muß auf die Einheiten und auf ihre Definitionen eingegangen werden. Von den zahlreichen physikalischen Einheiten nehmen drei, nämlich die Länge, die Masse und die Zeit eine besondere Stellung ein. Sie heißen Basiseinheiten, weil alle anderen Einheiten darauf zurückgeführt werden können. Es ist zum Beispiel die Einheit der Kraft auf die Einheilen der Masse und Beschleunigung, die Einheit der elektrischen Stromstärke auf die Einheit der Kraft zurückzuführen. Werden als Basiseinheiten Zentimeter, Gramm und Sekunde gewählt, so spricht man vom absoluten cgs-System. Wählt man dagegen das Meter, das Kilogramm und die Sekunde, so erhält man das absolute MKS-System. Im Bedarfsfalle erweitert man die Basiseinheiten um eine Einheit, zum Beispiel um die Einheit Ampere. In der Elektrizitätslehre geht man noch einen Schritt weiter. Man entfernt die unbequeme Masseneinheit und führt statt dessen die Einheit Volt ein. Dieses System wird VAms-System genannt. In der Mechanik dagegen verwendet man von vornherein das Meter, das Kilopond und die Sekunde als Basiseinheiten und behandelt die Masse als eine abgeleitete Einheit. Das System wird das praktische „Technische Maßsystem“ genannt. Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, daß es noch zahlreiche andere Einheitensysteme gibt, die sich teilweise bis auf Gauß und Weber zurückführen lassen. An Stelle der vielen absoluten und praktischen Einheitensysteme benutzt man seit kurzem das für alle naturwissenschaftlichen Bereiche gleichermaßen geeignete

21

Einheiten

und

Begriffe

„Internationale

niker

sind

bleme

Einheitensystem“

nunmehr

einer

in

weltweiten

der

(SI).

Lage,

die

Physiker

und

anstehenden

Industriegesellschaft

Tech-

Pro-

gemeinsam

zu lösen, weil sie die gleiche Sprache reden und ohne Mißverständnisse die Berechnungen des anderen verstehen können. Der Umstellungsprozeß vollzieht sich jedoch nur langsam. Insbesondere haben es Gesetzgebung und Literatur schwer, den Neuerungen zu folgen.

2. Das „Internationale Einheitensystem“ Das „Internationale Einheitensystem“ (SI) wurde von der Bundesrepublik Deutschland anerkannt und eingeführt. Entsprechende DIN-Blätter stehen zur Verfügung. Die SI-Einheitenliste sieht sechs Basiseinheiten, nämlich das Meter, das Kilogramm, die Sekunde, das Ampere, den Grad

Kelvin

und

einheiten werden vier benötigt, sie 21.

die

Candela,

vor.

Von

diesen

sechs

Basis-

für die Elektrotechnik nur die ersten werden MKSA-Einheiten genannt.

Die Definitionen einheiten

der

MKSA-Basis-

Allgemein ist zu beachten, daß früher die Basiseinheiten etwas anders definiert waren. Bis 1948 galten das Meter als der 40 000 000te Teil des Erdumfangs, die Sekunde als der 86 400te Teil des mittleren Sonnentages und das Ampere

als

eine

der

sogenannten

Ag-Hg-Einheiten.

Da

sich

die alten und die neuen Einheiten aber nur geringfügig voneinander unterscheiden, bleibt hiervon der Praktiker verhältnismäßig unberührt. Er kann die Basiseinheiten als gegeben hinnehmen, da sie wohl definiert, konstant und durch Übereinkünfte (Konventionen) festgelegt sind. Er sollie jedoch wissen, daß sich die Konventionen geändert haben, um die in älteren Lehrbüchern genannten Einheiten verschiedener Maßsysteme richtig auswerten zu können. Ferner sollte er wissen, daß sich die Übereinkünfte sowohl auf die Einheiten selbst als auch auf die dazugehörigen Meßvorschriften und auf die zahlenmäßige Erfassung der körperlichen Eigenschaften von Normalien

22

Maßeinheiten beziehen,

die

Definitionen Das

in

Archiven

lauten:

Meter

ist

das

aufbewahrt

werden.

1650 763,73fache

der

Die

neuen

Wellenlänge

der von Atomen des Nuklids 8Kr beim Übergang vom Zustand 5d, zum Zustand 2p,, ausgesandten sich im Vakuum ausbreitenden Strahlung. Die Sekunde ist der 31556 925,974te Teil des tropischen Jahres für 1900, Januar 0.12 Uhr Ephemeridenzeit (das ist praktisch 31. 12. 1899, 12h Weltzeit). Das

Kilogramm

ist

gleich

der

Masse

des

internatio-

nalen Kilogramm-Prototyps. Es erzeugt eine Gewichtskraft G=m-g von 1 Kilopond = 9,80665 Newton, wenn für g die Normfallbeschleunigung g, = 9,806 65 m/s? eingesetzt wird. Das

Ampere

wird

stromdurchflossener

tische Feldkonstante tion für die Einheit

Leiter

auf und

die auf

Kraftwirkung die

universelle

„, zurückgeführt. Die genaue der Stromstärke lautet:

zweier magne-

Defini-

Zwei unendlich lange, parallele, gerade Leiter von vernachlässigbar kleinem Querschnitt sind im Vakuum im Abstand von 1m voneinander angeordnet; sie werden von einem Gleichstrom durchflossen. Dieser hat die Stromstärke 1 Ampere, wenn die elektrodynamisch verursachte Kraft zwischen beiden Leitern 2-10-7 Newton (N) für jeden Abschnitt der Anordnung beträgt, der aus einander gegenüberstehenden Leiterteilen von 1 Meter Länge besteht. Die Kraft F = 2-10” Newton findet man setzen der oben angegebenen Werte in die Größengleichung (1):

durch Einzugehörige

ol 1,602 - 10-19 Amperesekunden, wenn man die Elementarladungen zählt, die in einer Sekunde durch den Leiterquerschnitt fließen (1 A == 6,25 - 1018 Eljementarladungen in der Sekunde). Leider sind die z.Z. bekannten Meßanordnungen zu ungenau. Aus diesem Grunde hielten es die normenden Gremien für besser, das Ampere mit Hilfe der Kraft zu definieren. 22.

Abgeleitete

MKSA-Einheiten

Hierzu zählen die Einheiten Newton, Joule, Watt und Volt. Ihre Namen und Abkürzungen sind in der Einheitenliste des „Iniernationalen Einheitensystems“ festgelegt. zwischen den abgeleiteten und den Die Zusammenhänge Basiseinheiten gehen aus den Definitionsgleichungen in Tabelle i hervor. Die Masse als Größeneinheit der Mechanik ist für die Elektrizitätslehre nur dort von Bedeutung, wo es sich um Zusammenhänge zwischen Größen der Mechanik und der Elektrotechnik handelt. Alle praktischen Messungen elektrischer und magnetischer Größen lassen sich zurückführen auf Messungen von

24

Maßeinheiten Tabellel Benennung der Einheit Geschwindig-

keit

Beschleunigung Newton,

(Kraft, F)

N

Joule, J

(Arbeit, W)

Watt,

Definition in MKSA-Einheiten

Deäfinitionsgleichung

W

(Leistung, P)

v=ds/dt

gemessen in m

s“!

a=dv/dt

gemessen

s’?

F=m-a

IN

=1kgms’?

Ww= [F.ds

1J

=1kgm?s’?

P =

dW;dt

1W=1kgm?s”

U=

[E.ds

1V=1kgm?s”’ Aa!

in m

3

Volt, V (Elektrische

Spannung, U)

Strömen, Spannungen, Zeiten und Längen. Man mißt zum Beispiel den elektrischen Widerstand in V/A und nicht in kgm2A2s-3. Aus diesem Grunde pflegt man Größen der Elektrotechnik in Volt, Ampere, Meter und Sekunde auszudrücken. Um die VAms-Einheiten sowohl für elektrische als auch für magnetische Größen anwenden zu können, benötigt man eine Klammer. Diese Klammer ist gegeben einmal durch die Einheit der Energie (VAs) und

zum

anderen

durch

die Feldkonstanten

„, und

g,.

Beide

Feldkonstanten sind miteinander verknüpft durch die Größengleichung (2), bei der u, festgelegt ist und 5, von der Genauigkeit der Messung der Wellengeschwindigkeit im Vakuum abhängig bleibt. Der Wellenwiderstand des leeren Raumes ergibt sich dann aus Gleichung (3).

1 = ——

(2)

Ko Co"

_ Ko=

4n:

,

10

N _ a

Ar

10

107

V Am

25

Einheiten

und Begriffe

Co ® 2,997925 - 10° — AS

& & 0,885419 - 101

= Ta

Vm

@

€

B7R,7304

v

Somit ist man jederzeit in der Lage, das Produkt Volt x Ampere (VA) aus einer Energie- oder Kraftvergleichsmessung und das Verhältnis Volt durch Ampere (V/A) aufgrund der festgelegten Feldkonstante u, aus einer rein elektrischen Messung an einer Spule zu gewinnen. Die

Zusammenhänge

sikalische

werden

Bedeutung

der

klarer,

Einheiten

wenn

man

aufschreibt

die phy-

und

mit

Mit der nunmehr gegebenen elektrischen Spannung sen sich alle anderen Einheiten durch Potenzprodukte Volt, Ampere, Meter und Sekunde darstellen.

lasvon

den entsprechenden VAms-Einheiten in Beziehung setzt (s. Tabelle 2). Vorher soll auf die verbindende Rolle der Einheit Arbeit (Nm) eingegangen werden. Es ist: Wnech

-

INm

= 1

IiNm

=

1(Volt)

1Nm

=

1VAs

23.

Wi

kgm?

'kg m?

a

A

X (Amperesekunde)

Abgeleitete

VAms-Einheiten

Nicht alle VAms-Einheiten und ein eigenes Kurzzeichen ist

es

zweckmäßig,

\tas)

die

haben einen (z.B. Weber,

Einheiten

mit

eigenen Namen Wb). Deswegen

Namen

von

denen

ohne Namen zu unterscheiden und in getrennten Übersichten aufzuführen. Während die mit Namen versehenen

26

Maßeinheiten Tabelle2 Benennung der Einheit

physikalische Bedeutung der Einheit

Joule, J

(Arbeit)

= Kraft

Watt, W

_ ‚Arbeit

(Leistung) Volt, V

A

(Elektrische

bei

gemessen

genau

denen

gemessen

Ladune

definiert

...“

in

V/m).

sind

Namen

(z.B.

die

Dieser

C

1A=|1

Zeit

nur

(z.B.

von

elektrische Unterschied

s

ıNm_,VAs

iv

Arbeit

ohne

in

s

Ladung

=

Stromstärke)

man

1ıJ=1Nm=1VAs

ıw.- ı Nm _,V’As

:

_

(Elektrische

Einheiten

- Weg

Zeit

Spannung) Ampere,

Definition in VAms-Einheiten

1Wb

„Die

c

s

As

—

=1Vs),

Größe

Feldstärke

wurde

bei

| „As

s

XZ

spricht

E

den

wird

wird £ol-

genden Übersichten (Tabellen 3 und 4) berücksichtigt. Die jeweils angegebene Definitionsoder Verknüpfungsgleichung soll den Zusammenhang zwischen Größe und Einheit erkennen lassen. Seltener vorkommende Größen wurden absichtlich nicht übernommen. Die verwendeten Formelzeichen

sind

genormt.

Das Rechnen mit den VAms-Einheiten ist zunächst ungewohnt. Einheiten wie „Gauß“ treten zurück, obwohl sie für den Schwachstromtechniker anschaulicher sind. Vor allem bereiten die auf Meter bezogenen Einheiten wegen ihrer Größe Schwierigkeiten. Abhilfe schafft hier die Übung. Zwei Beispiele werden deshalb abschließend angeführt. Hierbei werden keine Zwischeneinheiten wie Weber (Wb) oder Tesla (T) verwendet, weil sie nur unnötig das Gedächtnis belasten.

27

Einheiten

und Begriffe Tabelle 3 Deflnitionsoder Verknüpfungsgleichung

Benennung der Einheit (Größe) Coulomb, C (Elektrische Ladung, Q)

Definition in VAms-Einheiten

1cC

Newton, N (Kraft, F)

F=m-a

IN

1As =1

VAs

m

Joule, J

W=/F-as

Watt, W

= dwjdt

Iw=1

=

1A=1-—.

(Arbei,wy

(Leistung, P)

Ampere,

A

(Elektrische

Stromstärke, I) Volt, V

(Elektricaö Spannung,

Ohm,

2

(Elektrischer

dQldt

U=[E-ds

U)

Widerstand,

I

R)

Siemens, S (Elektrischer Leitwert, G) Farad, F

(Elektrische

Kapazität, C) Weber, l Wb

VAs As

Ss

1V=-1

VA As

v

R=UI

12

=1 x

G=1/R

1S

=1

C

IF

=1

12 I + Bild?7. Zweck

Schematische der

M.

ist

es,

—

Darstellung die

beim

eines

Mischungsplans

natürlichen

Fernsprech-

verkehr auftretenden starken Schwankungen bei den einzelnen Zubringerteilgruppen auszugleichen und die Zahl der Ausgänge der Koppelanordnung* auf die Zahl der Abnchmerleitungen zu reduzieren. Eine M. ist dann gui, wenn

sie

cinen

„guten

Besetzteinfluß“

hat.

Unter „Bcesotzteinfluß“ versteht man folgendes: Bild7 z.B. von der Zubringerteilgruppe 1 aus

Wird in die Lei-

tung 11 an der Suchstellung V belegt, so wird gleichzeitig die Suchstellunsg V für die anderen Zubringerteilgruppen gesperrt. Diese Saerrungen werden durch den Aufbau der Mischungsverdrahtung hervorgerufen. Sie stellen, bezogen

avf die Zubringerteilgruppen, den „Besetzteinfluß“ dar. Ein „zuter Besctzteinfluß“ ist dann erreicht, wenn die Sncerrunsen auf alle Zubringerteilgruppen seleichmäßig

verteilt

cin’clne

sind

und

die

Anzahl

Zubringerteilgruppe

Mischung,

horıogene

der

Sperrungen

möglichst

(Homogeneous

klein

ist.

grading);

für

jede

Mischung,

in der die Ausgänge gleich vieler Zubringerteilgruppen*) jeweils mit einer Abnehmerleitung*) verbunden sind [2]. Die Mischungen der Bilder 9 und 10 sind homogen. In Bild9 sind jeweils zwei Ausgänge zweier Zubringerteil-

4

Einheiten

und

Begriffe

gruppen und in Bild 10 fünf Ausgänge der vier Zubringerteilgruppen auf eine Abnehmerleitung geführt. Mischungsverhältnis (Mean interconnecting number); Quotient aus der Anzahl der Ausgänge aller zu einer Mischung*) gehörenden Zubringerteilgruppen*) und der Anzahl der Abnehmerleitungen*) [2].

a=-

G-K

@ = Mischungsverhältnis, G = Anzahl der Zubringerteilgruppen, K = Erreichbarkeit und N = Anzahl der Abnehmerleitungen. In

Bild7

M. nicht merklich Aufwand

ist

@

gleich

ST

=

2. Kleiner

als

2 sollte

das

werden, weil sonst die Leistung der Mischung absinkt. Wird @ dagegen groß, erhöht sich der für die Mischungsverdrahtung sehr stark.

Verändert

werden

kann

Q

praktisch

nur

durch

eine

Ver-

änderung von G, weil die Zahl der Abnehmerleitungen N durch den Verkehr bestimmt wird und die Erreichbarkeit*) K meist durch den Aufbau des Koppelvielfachs*) festliegt. Die Anzahl der Zubringerteilgruppen G kann man erhöhen, indem man Gestellrahmen (GR) „schneidet“, bzw. verringern, indem man GR „parallelschaltet“, Pfad;

siehe

Weg.

Staffel (Progressive grading); Mischung*, in der die Anzahl der mit jeweils der gleichen Abnehmerleitung*)

verbundenen

Ausgänge

mit

wachsender

Nummer

der Such-

stellung*) zunimmt [2]. Suchstellung (Choice); Numerierter Ausgang einer Zubringerteilgruppe*). Durch die Numerierung ist die Absuchfolge der Ausgänge festgelegt [2] (siehe Bild 7). Übergreifen (Skipping); Zusammenschalten von Suchstellungen*) nicht benachbarter Zubringerteilgruppen*) [2]. Überlaufverkehr (Overflow traffic); Teil des angebotenen Verkehrs, der von einem Leitungsbündel nicht verarbeitet werden kann und einem anderen Bündel (Überlaufbündel) angeboten wird [2].

42

IN

fa

Vermittlungstechnik

Bild8.

Mischung

7

I —

Bild 9.

mit

Staffel

2

——

3

4

E&5 r!

u &

d

q

Is

10

s

t

Mischung

mit

Übergreifen

U. tritt an allen Querleitungsbündeln auf, sofern sie richtig bemessen sind. Die Höhe des U. richtet sich nach der Wirtschaftlichkeit. Er liegt im allgemeinen zwischen 10 und 25%, bezogen auf das Angebot*). . Verkehrsangebot; Verkehrsbelastung;

siehe siehe

Angebot. Belastung.

Verkehrsgüte (Grade of service); Maß für die Qualität der Verkehrsabwicklung, soweit sie von der Bemessung der technischen Einrichtungen abhängt [2]. Die V. wird in einem Verlustsystem*) durch den Verlust und in einem Wartesystem*) durch die Wartewahrscheinlichkeit*), die

43

Einheiten

und

Begriffe

mittlere Wartedauer und lichkeit einer bestimmten Verkehrsleistung;

die ÜberschreitungswahrscheinWartedauer gekennzeichnet.

siehe

Leistung.

Verkehrsmenge (Traffic volume, traffic amount); Summe der Belegungsdauern*) eines Kollektivs von Belegungen*). Ihre

Dimension

sich um eine stunde (Erlh)

ist

die

V. handelt, [2].

Zeit.

Zur

nennt

Kennzeichnung,

man

die

Einheit

daß

es

Erlang-

tz =

/

nit;dt

inErlh

1 Y = Verkehrsmenge in Erlh, t, = Zeitpunkt für den Beginn der Ermittlung, t, = Zeitpunkt für das Ende der Ermittlung, n = Summe dcr zum Zeitpunkt t bestehenden Belegungen.

Ist

die

summe

sich

Die

der

V.

mittlere aller

innerhalb normalem durch die

einfache

von

Belegungsdaucr

beobachteten

Ausdruck:

1 Erlh

t,

Belegungen

Y=c-t,

in Erlh

wird

erreicht,

dann

und c

die

bekannt,

wenn

eine

Gesamtergibt

Leitung

einer Stunde ununterbrochen belegt ist. Bei Fernsprechverkchr treten jedoch — bedingt relativ kurzen Bcelegungsdauern zwischen 2 und

4 Minuten — Totzeiten auf, so daß in einer Stunde höchstens 0,5 bis 0,7 Erlh von einer Leitung geleistet werden.

Verkehrswert (Traffic intensity, Traffic flow); Quotient aus der während eines bestimmten Zeitintervalls auftretenden Verkehrsmenge*), und der Länge dieses Intervalls. Die Einheit des V. ist das Erlang.

t, y-

r f t,

44

n(t)dt

in Erlang

Vermittlungstechnik y

=

Verkehrswert

gleich

t,—t, pe

in Erl, T

oder

y=

Y

=

Dauer

oder

T

der

y=

Beobachtung; tm T

in

ist

Erlang.

Verlust (Loss probability); Wahrscheinlichkeit*), daß ein Belegungsversuch*) abgewiesen wird [2]. Da man den V. sowohl auf das Angebot*) als auch auf die Belastung“) beziehen kann, wird unterschieden zwischen: a)

V. Er

B (bezogen auf das Angebot) ist der Quotient aus „Anzahl

der

in

der

Zeiteinheit

an einer Koppelanordnung* oder einem Leitungsbündel aufgekommenen Verlustbelegungen“ dividiert durch „die Anzahl legungen*)"“ b)

V. Er an

der

in

der

Zeiteinheit

V (bezogen auf die Belastung) ist der Quotient aus „Anzahl einer Koppelanordnung oder

aufgekommenen „die Anzahl legungen“.

der in einem

Verlustbelegungen“

der

in

der

angebotenen

Zeiteinheit

Be-

der Zeiteinheit Leitungsbündel

dividiert

verarbeiteten

durch

Be-

Verlustsystem (Loss system); Vermittlungssystem, das nach dem Verlustprinzip arbeitet, d.h. Belegungsversuche*) werden abgewiesen, wenn die gewünschte Verbindung infolge Blockierung*) nicht hergestellt werden kann

[2].

Verlustverkehr

(Lost

traffic);

Teil

errechnet

sich

kehrs, der in einem Verlustsystem*) nicht verarbeitet wird [2]. Der

Verlustverkehr

Ivy y.

=

lastung

go

Verkehrswert in

Erl,

V

in %, A = Angebot ner Verlust in ",

Oder

des =

angebotenen

wegen

die

Erl,

Verlustwahrscheinlichkeit;

B

Ag

Belastung

=

siehe

Ver-

Blockierung*)

aus:

Verlustverkehrs

auf

in

des

auf

das

in

B

Erl,

bezogener

Angebot

y

=

Be-

Verlust

bezoge-

Verlust.

45

Einheiten

und

Begriffe

rF Z Bild 10.

Mischung

mit

Verschränken

Verschränken (Slipping); Zusammenschalten ungleich benannter Suchstellungen*) von verschiedenen Zubringerteilgruppen*) [2]. Wartebelastung (Waiting traffic); durch Warten erzeugte zusätzliche

Belastung”)

auf

den

Zubringerleitungen*)

[2].

Der Verkehrswert*) der W. ist gleich der mittleren Anzahl gleichzeitig wartender Belegungen*). Wartesystem (Delay system); Vermittlungssystem, das nach dem Warteprinzip arbeitet, d.h. Belegungen*), die wegen Blockierung*) nicht sofort verarbeitet werden können, warten, bis die Verbindung hergestellt werden kann [2]. Wartewahrscheinlichkeit (Probability of delay); Wahrscheinlichkeit. daß eine Belegung*) nicht sofort durchgeschaltet werden kann und dadurch verzögert wird [2]. Weg (Path); Folge von Zwischenleitungen*), über die eine bestimmte Zubringerleitung mit einer bestimmten Abnehmerleitung*) verbunden werden kann [2]. Bei einer zweistufigen Zwischenleitungsanordnung*) besteht der W. (Pfad) aus einer Zwischenleitung, bei einer dreistuflgen aus zwei Zwischenleitungen usw. (s. Bild 11). Zubringerteilgruppe (Grading group); Koppelvielfache*) oder Koppelgruppen*), die einer Mischung Verkehr zuführen [2]. Bei der Edelmetallmotordrehwähler-(EMD-) Technik besteht eine Zubringerteilgruppe häufig aus den parallelgeschalteten Ausgängen (Koppelreihen) eines Grup-

46

Vermittlungstechnik A-Koppel-

stufe

Zwischen-

B-Koppel-

stufe

Mischungsverdrahlung

Jeitungen

| Abnehmerleitungen

DA

m

N7_}

!

Kr |I Bild 11.

mg

Zweistufige

bzw.

N; } Richtung 2 |

N} Richtung n

Zwischenleitungsanordnung

(Koppelgruppe)

penschritts von cinem Gestellrahmen Mischungsverhältnis*) nicht kleiner als anderen Fällen nicht allzu groß wird,

schnitten“

RichtungT

mehrere

Zwischenleitung

GR

(Link);

zu

einer

Leitung,

(GR). Damit das 2, aber auch in werden GR „ge-

Z. parallelgeschaltet.

die

in

einer

mehr-

stufigen Koppelanordnung*) mit bedingter Wegesuche zwei Koppelvielfache*) miteinander verbindet [2]. Zwischenleitungsanordnung (Link system, Conditional selection system); Koppelanordnung*) mit bedingter Wegesuche, in der eine Verbindung über eine oder mehrere Zwischenleitungen*) hergestellt wird. Bild 11 zeigt den Aufbau einer zweistuflgen Z. (Koppelgruppe). Sie setzt sich aus m, Koppelvielfachen*) in der A-Koppelstufe*) und m, Koppelvielfachen in der B-Koppelstufe zusammen. Jedes Koppelvielfach der A-Stufe hat il Eingänge, so daß die gesamte Koppelgruppe i, m, Eingänge besitzt. An die Ausgänge der A-Stufe sind die Zwischenleitungen angeschaltet, die die Verbindungen zu den Eingängen der B-Stufe herstellen. Die Zahl der Aus-

47

Einheiten gänge

die

von

Zahl

Die

und der

Begriffe

Stufe

A,

Eingänge

Ausgänge

der

die

Zahl

von

der

Stufe

zweistufigen

B Z.

Zwischenleitungen

ist also

gleich.

werden

von

den

und Aus:

sängen aller Koppelvielfache der B-Stufe gebildet. Dabei ist die Anzahl der Ausgänge je Koppelvielfach der BStufe von der Anzahl der zu unterscheidenden Richtungen abhängig. Wenn z.B. bei einer Richtungskoppelstufe maximal 12 Richtungen angesteuert werden sollen, so ist kp im allgemeinen gleich 12. Die Ausgänge der B-Stufe in eine Richtung bezeichnet man als Ausgangsreihe. Mehrere solcher Koppelgruppen*) werden zu einem Koppelfeld*) zusammengefaßt. Ihre Anzahl richtet sich nach der Höhe des abzuwickelnden Fernsprechverkehrs. Die Ausgänse der Koppelgruppen werden — nach den einzelnen Richtungen getrennt — über die Mischungsverdrahtung zusammengefaßt. Die Anzahl der Abnehmerleitungen*)

in

die

verschiedenen

Verkehr in die jeweilige Verlust*) bestimmt.

Richtungen

Richtung

und

wird

den

durch

den

zugelassenen

Schrifttum [il [2] [3] {4} [5] [6] (7) [0]

Bergmann, Karl: Lehrbuch der Fernmeldetechnik, Fachverlag Schiele & Schön, Berlin, 1967. Nachrichtentechnische Gesellschaft: Verkehrstheorie und Vermittlungstechnik: Begriffe, NTG 0902, Entwurf 1969, taschenbuch der fernmelde-praxis 1965, Fachverlag Schiele & Schön, Berlin, 1965. Standard Elektrik Lorenz AG: Projektierungsunterlagen für Vermittlungssysterme, Stuttgart, 1966. Störmer, Horand, u.a.: Verkehrstheorie, R. Oldenbourg Verlag, München-Wien, 1966. Woller, Horst, und Kurt Sobotta: Neuzeitliche Fernsprechvermittlungstechnik, Telekosmos-Verlag, Franckh’ sche Verlagsbuchhandlung, Stuttgart, 1968. Führer, Dr.-Ing. R.: Wählvermittlungstechnik, Fachverlag Schiele & Schön, Berlin 1965. Krause, R.: Einführung in die Fernsprechtechnik, Ortsämter mit Wählbetrieb, Verlag E. Herzog, Goslar, 5. Auflage,

48

1962.

Telegrafentechnik

Begriffe und Erläuterungen aus der Datenübertragungs- u. Fernschreibtechnik Bearbeiter:

Hermann

Cassens

Alphabet (alphabet); ein in vereinbarter Reihenfolge geordneter Zeichenvorrat, d. h. eine vereinbarte endliche Menge von Zeichen. Beispiele für Zeichen (character) sind die abstrakten Inhalte von Buchstaben des gewöhnlichen Alphabets, Ziffern und Steuerzeichen. Zeichen werden üblicherweise durch Schrift wiedergegeben oder technisch verwirklicht durch Lochkombinationen, Schrittfolgen und dergleichen. Das enthält

internationale die

CCITT-(Fernschreib-)Alphabet

Zuordnung

der

Schriftzeichen,

Nr.

Ziffern

2

und

Steuerzeichen zu den für die Übertragung benutzten Code-Kombinationen des Start-Stop-Fernschreibsystems. Als Zuordnungsliste zweier Alphabete muß es richtiger mit CCITT-Code Nr.2 bezeichnet werden. Folgende

Codes

wurden

vom

CCITT

festgelegt:

Nr.1 Nr.2

5-Schritt-Synchron-Telegrafensystem 5-Schritt-Start-Stop-Fernschreibsystem

Nr.3

7-Schritt-Synchron-Code

Nr.4 Nr.5

(van-Duuren-Code)

für

Funk-Zeitmultiplex-ARQ-Systeme 6-Schritt-Synchron-Code für Kabel-Zeitmultiplexsysteme

7-Bit-Code chron- und

mit Paritätsbit (7 + 1-Code) Start-Stop-Systeme

für

Syn-

Amplitudenmodulation (amplitude modulation); Modulationsart, bei der die Kennzustände durch Gleich- oder Wechselströme unterschiedlicher Amplitude dargestellt werden. Zur binären AM gehören die Einfrequenztastung.

die

Analogübertragung; Übertragung Größe durch kontinuierliche Werte 4 Fernmelde-Praxis

Gleichstromtastung

und

des Verlaufs einer aus einem gegebenen 49

Einheiten

und

Begriffe

Intervall. Bei der Bildtelegrafie eine Analogübertragung.

handelt

es

sich

z.B.

um

ARQ-Verfahren; Verfahren zur sicheren Übertragung von Binärzeichen, bei dem der Empfänger des Übertragungssystems für als fehlerhaft erkannte Zeichen automatisch eine Wiederholung anfordert (automatic request). Die Zeitmultiplex-Kurzwellentelegrafie benutzt das ARQ-Verfahren in Verbindung mit dem van-Duuren-Code. Asynchron-Verfahren (asynchronous operation); Verfahren der Gleichlaufregelung zwischen Sender und Empfänger (zeitliche Zuordnung von Sende- und Empfangszyklus), bei der die Schritte in Gruppen übertragen werden, wobei der Sender zu Beginn jeder Gruppe durch ein besonderes Signal den Empfänger in die richtige Phasenlage bringt. Während der Übertragungsdauer der Gruppe sind Sender und Empfänger unabhängig voneinander. Beim Start-Stop-Verfahren wird der Empfänger einen Startschritt ausgelöst, dem die Gruppe der Schritte eines Zeichens und der Stopschritt folgen. Baud;

Einheit

der

Schrittgeschwindigkeit

durch Code-

(Schritte/sec).

Binärzeichen (binary character); jedes Zeichen aus einem Zeichenvorrat von zwei Zeichen. Als Binärzeichen können beliebige Paare benutzt werden, insbesondere O und L; wenn keine Verwechslung mit Ziffern zu befürchten ist, wird vorwiegend 0 und 1 verwendet (Tabelle 1). Die Eigenschaft, einen von zwei möglichen Werten anzunehmen, wird mit binär (binary) bezeichnet. Tabelle Binärziffern Start-Stop-System Kennbuchstaben Frühere deutsche Bezeichnung Einfachstromtastung Doppelstromtastung Schnittstelle DÜE/DEE Englische Bezeichnung Amplitudenmodulation Frequenzmodulation

50

1:

Binärzuordnungen

0 Startpolarität A Z Kein Strom Minuspolarität Pluspolarität space Kein Ton Hohe Frequenz

1 Stoppolarität Z T Strom Pluspolarität Minuspolarität mark Ton Tiefe Frequenz

Telegrafentechnik Bit (bit); 1. Kurzform für Binärzeichen (binary digit; das Bit), 2. Einheit für die Anzahl der Binärzeichen (Kurz-

zeichen:

bit).

Block (block); eine begrenzte Menge von codierten Zeichen, die z.B. zum Zwecke einer gesicherten Übertragung als eine Einheit behandelt wird. Anfang und Ende eines Blockes können besonders gekennzeichnet sein, Code (code); Liste für die Zuordnung (Codierung) zweier Alphabete, wobei z. B. das eine die zu übertragenden Schriftzeichen, Ziffern und Steuerzeichen enthält, während das andere die zur Übertragung benutzten CodeKombinationen angibt. Das letztgenannte Alphabet wird z.T. auch für sich allein mit Code bezeichnet. Code-Element (code element); die kleinste Einheit, aus deren Vielfachem sich ein codiertes Zeichen zusammensetzt. Die Zusammenstellung der Code-Elemente für ein derartiges Zeichen wird mit Code-Kombination bezeichnet (Bild 1).

III

TZ

Start | CodeStopSignal \Element' Signal e— (ode- Kombination —— | ee

——

Start -Stop Zeichen

Bild 1. Start-Stop-Zeichen

Dateldienste (datel service); Sammelbegriff für alle Dienste zur Übertragung von Daten auf Fernmeldeleitungen (data telecommunications service). Daten sind durch codierte Zeichen (bei der Digitalübertragung) oder kontinuierliche Funktionen (bei der Analogübertragung) dargestellte Informationen (Bild 2). Datenverarbeitung + Datenübertragung = Datenfernverarbeitung. Datenstation (terminal, data station); Einrichtung, die aus Datenendeinrichtung und Datenübertragungseinrichtung besteht. Die Begriffe Datenstation und Datenendstelle (beide abgekürzt mit DSt) sind identisch (Bild 3). Mit Datenendeinrichtung (DEE, data processing terminal

4*

51

[

über Telegrafenleitungen

(Binärleitungen) Telexdienst

festgeschaltete Leitungen

Öffentliche

Fernmeldenetze

A

|

l

über Fernsprechleitungen

(Fernsprechbandbreite)

Übertragung von digitalen Daten ‚im Fernsprechnetz

D

mittels Fernschreib-, Datenund Fernwirkeinrichtungen im Telexnetz Dotexdienst

E

mittels Post- Modems im öffentlichen Fernsprechnetz

L

über reader (>fernsprechbandbreite)

Erläuterungen:

A,8, C...=Bezeichnung der Merkblätter für die Dateldienste der Deutschen Bundespost

Übertragung von analogen Orten m Fernsprechnetz

G

mittels Fernschreib-, Datenund Fernwirkeinrichtungen im Datexnefz

mittels Telefaxgeröfen oder Bildschreibern im öffentlichen Fernsprechnetz

Übertragung aufüberlassenen Telegrofenleitungen

Überfragung auf überlassenen

2

mittels Fernschreib-, Datenund Fernwirkeinrichtungen auf Festgeschaltelen TelegrafenMietleilungen

Stromwegen

C

mittels privaten digitalen oder analogen Dateneinrichtungen auf festgeschalteten fernsprect Mietleifungen Bild 2. Dateldienste

Übertragung auf überlassenen f

Stromwegen

miftels privaten digitalen oder analogen Dateneinrichlungen auf festgeschalleten Breitband-| Mielleitungen

ynıdag pun usyayug

eg

Dateldienste Datenübertragung im fer Idenetz der DBP

(D5t} | I

DEE Datenendeinrichlung

DE

Ipatenübertragungseinrichtung ein-

|sehließtich Anschalt| |

PITTTIIITTT | Datenstation

I

| | | I | |

|

|

Übertragungsweg

|

(251)

ziel

|

Soer

|3aterösertragungs- | Daten| einrichtung cinendeinrichlung

schließlicS Anschalt- | einrichtung

einrichtung

|

L__--4----.—J

--—-_-41--___J '

\ CEITTSchwillstelie

CCITT-

Schnittstelle Bild 3. Datenübertragungssystem

eg

+

—

|

|

| | |

|

| Yluy9aJusFeLdafaL

r---——

Datenstation

Einheiten

und

Begriffe

equipment) werden die Einrichtungen bezeichnet, die zum Senden und/oder Empfangen von Daten dienen, einschließlich der zugehörigen Fehlersicherungsund Steuereinrichtungen. Die Datenübertragungseinrichtung (DÜE, data communications equipment) umfaßt den Signalumsetzer, der die von der DEE angelieferten Datensignale in eine für die Übertragung geeignete Form bzw. umgekehrt die ankommenden Datensignale in die für die Schnittstelle (interface) vorgeschriebene Form umsetzt, und die Anschalteinrichtungen. Als DÜE werden im Fernsprechnetz Modems eingesetzt, im Datexnetz Fernschaltgeräte. Datexdienst; aus „data exchange service“ abgeleitete Bezeichnung

für

Datenübertragungsdienst

in

einem

zur Übermittlung digitaler Nachrichten. Das Datexnetz ist zunächst für eine maximale geschwindigkeit von 200 Baud eingerichtet, Es sich

in

Datexzentralvermittlungsstellen

(DxZVSt),

Wählnetz

Schrittgliedert Datex-

hauptvermittlungsstellen (DxHVSt) und Datexteilvermittlungsstellen (DxTeilVSt). Dibit (dibit); bei quaternärer Modulation die mit jedem Schritt übertragene Gruppe von 2 Bits einer binären Codierung (Bild 4). |

00

|

ol l-

| | | |

| |

1,

|

I |

|

wo

'o

! i

i

| |

I

0,0

|

In

}

Imıo

ı

]

I

|

| I

l

00

| | I

|

Je Schritt (Ts) = 28is= 1Dibit Bild 4. Quaternäre Digitalübertragung

(digital

Modulation

transmission);

Übertragung

des Verlaufs einer Größe durch eine endliche Anzahl vereinbarter Werte. Digitale Daten sind aus Zeichen aufgebaut,

54

d.h.

codiert

dargestellte

Informationen.

Telegrafentechnik Duplexbetrieb (duplex); Betriebsverfahren, bei dem Nachrichten gleichzeitig in beiden Richtungen übertragen werden (gleichzeitiger Sende- und Empfangsbetrieb, d.h. Gegenbetrieb). Durchschaltevermittlung; Vermittlung, indem die Endstellen zum Nachrichtenaustausch miteinander verbunden werden

(Leitungsvermittlung).

Einlagerungstelegrafie

(intraband

Fehlersicherung;

in

telegrafy);

Wechsel-

stromtelegrafie, bei der ein Frequenzband innerhalb des Sprachfrequenzbandes benutzt wird, so daß Telegrafleren und Fernsprechen gleichzeitig möglich sind. (Die Einlagerungstelegrafie [ET] ist nicht zu verwechseln mit der früheren Eintontelegrafle [ETT], bei der Telegrafieren und Fernsprechen alternativ durchgeführt wurden.) Fehlerhäufigkeit (error rate); Häufigkeit, mit der ein Bit, ein Zeichen oder ein Block gefälscht werden. Die Bit-, Zeichen- oder Blockfehlerhäufigkeit ist das Verhältnis der Anzahl der falsch empfangenen Bits, Zeichen oder Blöcke zur Anzahl der insgesamt gesendeten Bits, Zeichen oder Blöcke. Die Fehlerhäufigkeit bezeichnet eine gemessene Größe P. Die zu erwartende Fehlerhäufigkeit ist die Fehlerwahrscheinlichkeit p. wird

einem

Zeichen

ein

Bit

falsch

übertragen (0 als 1 oder umgekehrt), so entsteht beim Empfänger ein Fehler, der nicht ohne weiteres erkannt werden kann, da jede Code-Kombination eine bestimmte Bedeutung hat. Zur Sicherung gegen Übertragungsfehler werden fehlererkennende Codes verwendet. Eine einfache Prüfung auf Richtigkeit besteht in der Hinzufügung eines Prüfbits zu jedem Zeichen. Das Prüfbit wird so gewählt (0 oder 1), daß z.B. die Summe der 1 des Zeichens eine gerade Zahl ergibt (parity check/Paritätsprüfung). Fernanschluß; Anschluß einer Endstelle an eine Vermittlungsstelle, die in einem anderen Fernsprech-Ortsnetz als der

die Endstelle liegt. Der Begriff ist nicht identisch mit früheren Bezeichnung „Fernteilnehmer“ (Tabelle 2).

Fernschreib-Entzerrer (regenerative repeater); in eine Fernschreibverbindung eingeschaltetes Gerät, welches die Verbindung in Abschnitte teilt und dabei die aus dem ersten

Abschnitt

kommenden

(verzerrten)

Zeichen

auf-

55

Einheiten

und

Begriffe Tabelle 2

Anschluß

von

Endstellen

an

T-Vermittlungsstellen

Anschlußschaltung in der Vermittlungsstelle

Anschluß der Endstelle an die Vermittlungsstelle

2DrE-TS, 4DrE-TS

2DrE-VW

(früher OT)

2DrE-As 4DrE-As

4DrD-TS,

4DrD-VW

(früher FT)

4DID-As T-Kanal-As (über WT-, GTSysteme)

AS E D TS VW OT FT

oder

GDN-

= Anschluß = Einfachstrom = Doppelstrom = Teilnehmerschaltung = Vorwählerschaltung = Ortsteilnehmerschaltung = Fernteilnehmerschaltung

nimmt und neu geformt (verzerrungsfrei) in den nächsten Abschnitt sendet („Entzerrende Übertragung“). Format (format); festgelegte Anordnung der verschiedenen Teile einer Nachricht. Wesentliche Bestandteile: Nachrichtenkopf, Text, Nachrichtenende-Signal. Frequenzmodulation (frequency modulation); Modulationsart,

bei

der

jedern

Kennzustand

eine

bestimmte

Fre-

quenz zugeordnet ist. Die Begriffe „Binäre Frequenzmodulation“, „Zweifrequenztastung“ und „Frequenzumtastung“ sind identisch. Die den Kennzuständen entsprechenden Frequenzen werden als Frequenzhub — bezogen auf die Mittenfrequenz — angegeben: F,=F,+H, FR,=F,—H.

Frequenzmultiplex (frequency-division multiplex = FDM); Verfahren zur gleichzeitigen Übertragung mehrerer Signale über einen gemeinsamen Weg, wobei für die einzelnen Signale verschiedene Frequenzbänder benutzt werden. Anwendung: Wechselstromtelegrafie, Trägerfrequenztechnik.

56

Telegrafentechnik Gentexdienst;

aus

„general

telegraf

exchange

service“

abgeleitete Bezeichnung für den Telegrammwähldienst. Das Gentexnetz gliedert sich in Gentexzentralvermittlungsstellen (GxZVSt) und Gentexteilvermittlungsstellen (GxTeilVSt). Gleichstromielegrafie (direct current telegrafy, continuous current telegrafy); Telegrafieverfahren, bei dem die Übertragung der Signale mit Gleichstrom als Träger men wird. Folgende Anwendungsfälle der GT

vorgenomsind noch

vorhanden: Vierertelegrafle (VT), Achtertelegrafle (AT), Doppelstrom-Ruhestromtelegrafle (DRT), Freileitungstelegrafie (FLT). Für die Datenübertragung wurde das „GleichstromDatenübertragungssystem mit niedriger Sendespannung“ (GDN) entwickelt. Es ist bis etwa 2400 Baud, bei entsprechender Auslegung bis etwa 10 kBd, verwendbar. Besonders vorteilhaft ist es einzusetzen als 2Dr-Duplex-GDN, weil die 2. Doppelader zum duplexfähigen Anschluß von Datenstationen eingespart werden kann. Halbduplexbetrieb (half duplex); Betriebsverfahren, bei dem die Nachrichten abwechselnd in beiden Richtungen übertragen werden (absatzweise Sende- oder Empfangsbetrieb, d.h. Wechselbetrieb). Kanalabstand (channel separation); bei AM-WT: Abstand der Trägerfrequenzen zweier benachbarter Kanäle, bei FM-WT: Abstand der Mittenfrequenzen zweier benachbarter Kanäle. Kennabschnitt (significant interval); Zeitintervall, währenddessen ein Kennzustand besteht. Der Zeitpunkt, in dem der Kennzustand wechselt, wird mit Kennzeitpunkt bezeichnet. Kennzustand

(significant

conditions);

jeder

von

minde-

stens zwei Zuständen, die bei der digitalen Darstellungsweise auftreten können. Knoteneinrichtung; Einrichtung zur festen Verbindung von mehr als 2 Leitungen. Sie kann als Konferenz- oder Rundsendeeinrichtung ausgeführt sein. Kreuzsicherung (cross parity); gleichzeitige Anwendung von Querund Längs-Parität, wobei aus den Längs-

57

Einheiten

und

Begriffe on

r

I &S 1

_Iei 22.0: Code-Zeichen

Prüffr

oe 090 ro 0 le r 1 1 100 eo 0 1 0 oe 0 1

1 1 o|olz ı |ı]J€ 1 ı |$& ı 0 1 S 17 1)|o[S8 17 010!”

1

1

0

0

1 ı 0

0

Prüf-

0

. zeile

Gerade Längsporität Bild 5. Kreuzsicherung

Paritätsbits der Zeichen und der Quer-Paritätsbits neues Zeichen gebildet wird (Bild 5). Die

Längsparität

ist

die

Parität

über

die

gleich

ein ange-

ordneten Elemente in einer bestimmten Anzahl von Zeichen, d.h. in einem Block. Die Querparität ist die Parität über die Elemente eines Zeichens. Die Parität kann gerade oder ungerade sein. Konzentrator (concentrator); Vermittlungseinrichtung, die automatisch eine oder mehrere aus einer Vielzahl von Endstellen über wenige Leitungen zu einer Zentrale verbindet. Modem

(modem);

Zusammenfassung

von

Modulator

und

Demodulator zur Übertragung von binären Gleichstromsignalen über für Wechselstrom durchlässige Übertragungswege (Fernsprech- und Breitbandleitungen). Modulation (modulation); Änderung des Kennzustandes eines

Trägers

sprechend den Mux (mux); fie. Praktisch (mit

58

(z.B.

Gleichstrom

Code-Elementen. Kurzbezeichnung eingesetzt sind

ARQ-Verfahren)

und

oder

Wechselstrom)

ent-

für ZeitmultiplextelegraKurzwellen-Mux-Systeme

Kabel-Mux-Systeme.

Telegrafentechnik Octonär;

Werte

die

Eigenschaft

anzunehmen.

Beispiel:

bezeichnend,

8

verschiedene

8-Phasen-Modulation.

Of£-line-Datenfernverarbeitung; Datenfernverarbeitung (DFV), bei der die Daten vor bzw. nach der Verarbeitung auf maschinenlesbaren Datenträgern zwischengespeichert werden (indirekte Datenfernverarbeitung). On-line-Datenfernverarbeitung; Datenfernverarbeitung (DFV), bei der die Daten unmittelbar in eine Datenver-

arbeitungsanlage (DVA) oder aus einer DVA tragen werden (direkte Datenfernverarbeitung). Ortsanschluß;

lungsstelle,

Endstelle

die

liegt

Anschluß

im

einer

gleiehen

(Tabelle 2).

Parallelübertragung Übertragung der zu Code-Elemente.

Endstelle

an

fernüber-

eine

Fernsprech-Ortsnetz

(parallel transmission); jeweils einem Zeichen

Vermitt-

wie

die

gleichzeitige gehörenden

Party-line; fest geschaltete Leitung bzw. Leitungsneiz mit mehr als zwei Endstellen, wobei jede Endstelle mit ciner ferngesteuerten Auswähleinrichtung (Party-line-

Selektor) ausgerüstet aus wählbar ist. Quaternär;

die

ist

und

Eigenschaft

dadurch

von

bezeichnend,

jeder

4

anderen

verschiedene

Werte anzunehmen. Beispiel: 4-Frequenz-Modulation. Redundanz (redundancy); Anteil einer Nachricht, der nicht zum Informationsgehalt beiträgt, aber eine Prüfung auf Richtigkeit ermöglicht. Sammeleinrichtung; Einrichtung bei Vermittlungsstellen zur wahlweisen gleichzeitigen Verbindung von mehr als zwei Endstellen. Sie kann als Konferenzoder Rundsendeeinrichtung ausgeführt sein. Schnittstelle (interface); Grenze zwischen Geräten, Anlagen oder Leitungsnetzen zur Abgrenzung der Funktionen und/oder Zuständigkeiten. Die wendeten Schnittstellenbedingungen

im allgemeinen zwischen DEE

verund

DUÜE sind in der CCITT-Empfehlung V.24 enthalten (DIN 66020). Schritt (signal element); einem Code-Element entsprechender Kennabschnitt (Bild 6). „Schritt“ ist nur als Zeitmaß zu benutzen.

59

Einheiten

und

Begriffe

“ 7A

DE

IE

v7

Z Si Tart-

% hr

|

L

>55

A fchri ifih 1Gruppe—h; der Code-Schriffe

StopSchritt

Bild 6. Start-Stop-Schrittfolge

Schrittgeschwindigkeit in

s

gemessenen

Dauer

(modulation eines

rate);

Schrittes

Kehrwert

(Einheit:

der

Baud).

(Die Bezeichnung „Telegrafiergeschwindigkeit" ist veraltet und sollte vermieden werden.) Die Schrittgeschwindigkeit ist ein technisches Merkmal tür digitale Übertragungssysteme, Übertragungseinrichtungen und Endgeräte. Beispiele: 1200-Bd-Modem, 200-BdKanal. Die (Daten-)Übertragungsgeschwindigkeit (vp, data signalling rate) ist das Produkt aus Schrittgeschwindigkeit und Anzahl der Bits, die je Schritt übertragen werden. Bei

der

binären

Serienübertragung

ist

die

gungsgeschwindigkeit zahlenmäßig gleich der schwindigkeit: Übertragungsgeschwindigkeit Schrittgeschwindigkeit (Baud).

Übertra-

Schrittge(bit/s) =

Bei der quaternären Serienübertragung werden je Schritt 2 Bits übertragen, so daß die Übertragungsgeschwindigkeit das Doppelte der Schrittgeschwindigkeit beträgt (s. auch Bild 4). Bei n (Anzahl der Kennzustände) =2,4,8... gilt folgende Gleichung: vp”vg-ldn

(ld

= Logarithmus dualis, auch Für die Parallelübertragung m = Anzahl der Kanäle:

1b = gilt

sp=m'vs-ldn

60

Logarithmus binär.) die Gleichung bei

_Telegrafentechnik Die Übertragungsgeschwindigkeit gibt an, wieviel Bits in der Sekunde bei einer gegebenen Schrittgeschwindigkeit über ein Übertragungssystem oder eine Übertragungseinrichtung übertragen werden können. Beispiele: Ein 1200-Bd-Modem ist für eine Übertragungsgeschwindigkeit von maximal 1200 bit/s geeignet. Wenn über einen Telegrafenkanal mit einer Schrittgeschwindigkeit von 200 Baud gearbeitet wird, können maximal 200 bit/s übertragen werden. Schrittverzerrung (distortion); Abweichung der tatsächlichen Kennzeitpunkte von den entsprechenden Sollzeitpunkten. Verzerrungsarten: Einseitige Verzerrung (&,); Verzerrung, bei der alle Abschnitte des einen Kennzustandes um einen gleichgroßen Betrag verlängert, die des anderen entsprechend verkürzt werden. Unregelmäßige Verzerrung (8,); Verzerrung, deren Größe und Richtung dem Zufall unterliegen. Drehzahlverzerrung ($,); Verzerrung, die dadurch entsteht, daß der Arbeitszyklus der Sendeeinrichtung in seiner Dauer vom Sollwert abweicht. Charakteristische Verzerrung (8,); Verzerrung, die durch die begrenzte Bandbreite des Übertragungskanals verursacht wird und dadurch entsteht, daß ein Einschwingvorgang bis zum nächsten Wechsel des Kennzustandes noch nicht völlig abgeklungen ist. Verzerrungsmaße: Individueller Verzerrungsgrad; Verhältnis der Abweichung

(At)

eines

Soll-Zeitpunkt

zur

Kennzeitpunktes

Dauer

Öyna=

des

a T,

vom

Schrittes

(T,).

entsprechenden

100 1%)

Isochron-Verzerrungsgrad; Verhältnis der Differenz von Maximal- und Minimalwert der Abweichung (At ax bzw. At in) der Kennzeitpunkte einer Schrittfolge von den entsprechenden

Zeitpunkten

eines

Bezugsrasters

zur

Dauer

61

Einheiten des

und

Schrittes

Begriffe (T,).

Dabei

wird

der

Maximalwert

durch

den

Kennzeitpunkt bestimmt, der — bezogen auf den zugehörigen Soll-Zeitpunkt — am spätesten auftritt, der Minimalwert durch den Kennzeitpunkt, der am frühesten auftritt. Das Bezugsraster ist ein Schrittdauer entspricht. ö

max

Zeitraster,

Tr

Start-Stop-Verzerrungsgrad;

Amin

dessen

Teilung

der

größten

Ab-

100 [%]

Verhältnis

des

solutwertes ( At | max) der Abweichung der Kennzeitpunkte eines Zeichens von den entsprechenden Zeitpunkten eines Bezugsrasters zur Dauer des Schrittes (T,). Das Bezussraster ist ein Zeitmaßstab, dessen Beginn durch den Beginn des Startschrittes festgelegt ist und dessen Teilung der Schrittdauer entspricht. At

100 1%]

Serienübertragung (serial transmission); Übertragung der zu jeweils einem Zeichen gehörenden Code-Elemente zeitlich nacheinander über denselben Kanal. Simplexbetrieb (simplex); Betriebsverfahren, bei dem Nachrichten nur in einer Richtung übertragen werden (Sendebetrieb oder Empfangsbetrieb). Speichervermittlung (message exchange); Vermittlung, in der Nachrichten teilstreckenweise ohne Durchschalten der Leitungen über Speichereinrichtungen übermittelt werden (Nachrichtenvermittlung). Start-Stop-Verfahren (start-stop operation); binäres Asynchron-Verfahren, bei dem der Empfänger durch einen Startschritt ausgelöst wird. Nach der Gruppe der Code-Schritte folgt der Stopschritt, der mindestens die Dauer eines Schrittes hat.

62

Telegrafentechnik Synchron-Verfahren (synchronous operation); Gleichlaufverfahren, bei dem Sender und Empfänger ununterbrochen mit im wesentlichen konstantem Taktpuls arbeiten und in einer richtigen Phasenbeziehung gehalten werden. Telegrafenkanal (telegraf channel); Übertragungsweg zur Übermittlung von Binärsignalen. Je nach der angewendeten Technik ist es ein Gileichstromtelegrafiekanal (GT-

oder

GDN-Kanal),

ein

Wechselstromtelegrafiekanal

(WT-Kanal) oder ein Zeitmultiplexkanal (Mux-Kanal). Diese sind im allgemeinen als Duplex-Kanäle eingerichtet. Telegrafenleitung (telegraf circuit); festgeschalteter Übertragungsweg zwischen zwei Endstellen (Standleitung), einer End- und einer Vermittlungsstelle (Anschlußleitung) oder zwei Vermittlungsstellen (Verbindungsleitung), der keine dazwischenliegenden Vermittlungseinrichtungen enthält. Telexdienst; aus „teleprinter exchange service“ abgeleitete Bezeichnung für den Teilnehmer-Wähl-Fernschreibdienst. Das Telexnetz gliedert sich in 'Telexzentralvermittlungsstellen (TxZVSt), Telexhauptvermittlungsstellen (TxHVSt), Telexendvermittlungsstellen (TxEVSt) und Telexteilvermittlungsstellen (TxTeilVSt).

Ternär; die Eigenschaft bezeichnend, 3 verschiedene Werte anzunehmen. Beispiel: +, —, 0. Transfergeschwindigkeit (data transfer rate); die Anzahl von Nachrichtenelementen, die durchschnittlich in einer bestimmten Zeit zwischen einer Sende- und einer Empfangsstation brauchbar übertragen werden; angegeben in bit/s, Zeichen/min, Blöcke/h usw. Transpositionsfehler (transposition error); Übertragungsfehler, bei dem während der Übertragung eines Zeichens ein oder mehrere Code-Elemente von einem Kennzustand in den anderen verfälscht werden und eine gleiche Anzahl von Elementen in entgegengesetztem Sinne verfälscht wird, so daß diese Fehler auch durch Paritätsprüfung nicht unbedingt erkannt werden können. Überlagerungstelegrafie (superimposed telegrafy); Wechselstromtelegrafie, bei der ein Frequenzband oberhalb des nach oben begrenzten Sprachfrequenzbandes benutzt wird,

63

3:

Fernschreib-

und

Datenverbindungen

Wahlweise Verbindung Festgeschaltete Verbindung zwischen den Endstellen: zwischen den Endstellen Vermittlungsverbindung

Standverbindung Feste Verbindung zwischen 2 Endstellen

Knotenverbindungg 2 Feste Verbindung von mehr als 2 Leitungen über Knoteneinrichtungen für Rundsendebetrieb

_ Einzelverbindung Wahlweise Verbindung zwischen 2 Endstellen über Vermittlungen

__Sammelverbindung Wahlweise Verbindung von mehr als2 Endstellen über

Vermittlungen

oder

Konferenzbetrieb

Bei der Datenfernverarbeitung verwendete Begriffe für die Abwicklung des Datenverkehrs

_Punkt-zu-Punkt-Verbindung (point-to-point-connection)

Fest oder über Vermittlungen geschaltete Verbindung zwischen 2 Datenstationen

_ Mehrpunkt- Verbindung (multi-point-network)

Fest oder über Vermittlungen geschaltete Verbindung zwischen mehr

als

2

Datenstationen

jnudag pun usyayurg

‚9

Tabelle

Telegrafentechnik so daß Telegrafieren lich sind (UT).

und

Fernsprechen

gleichzeitig

Verbindung (connection); Zusammenschaltung von tungen — unmittelbar oder über Vermittlungen — Nachrichtenaustausch zwischen Endstellen (Tabelle 3).

mögLeizum

Wechselstromtelegrafie (voice frequency telegrafy); Übertragungsverfahren, bei dem die Signale mit Wechselstrom als Träger übertragen werden (WT). Das Verfahren ist in der Regel mit dem Frequenzmultiplexverfahren verbunden. Zeichengeschwindigkeit (operating speed); zahl der in einer Zeiteinheit übertragbaren gegeben in Z/s, Z/min usw.

höchste Zeichen;

Anan-

Zeitmultiplex (time-division multiplex = TDM); Verfahren der Übertragungstechnik zum Bilden mehrerer Übertragungskanäle durch zeitweises Zuteilen des Übertragungsweges. Die elektrischen Signale der Kanäle werden in festgelegtem Zyklus nacheinander übertragen. Ziffernsicherungscode; binärer 5-Elemente-Code, der die Kombinationen zur Darstellung von Ziffern aus jeweils 3 Elementen des einen und 2 Elementen des anderen Kennzustandes bildet. Im allgemeinen werden die aus dem CCITT-Code Nr. 2 abgeleiteten ZSC 2 und 3 benutzt. Schrifttum [1] [21 [3] [al ı5] [6] [71 [fe]

Bergmann, K.: Lehrbuch der Fernmeldetechnik, Schiele & Schön, Berlin 1968. Cassens, H.: Einführung in die Datenübertragungstechnik. Unterrichtsblätter der DBP (B) 19 (1966), Heft 2. Cassens, H,, und F, Schiweck: Telegrafentechnik II — Digitale Übertragungstechnik. R. v. Deckers Verlag, G. Schenck, Hamburg 1968. Kaiser, W.: Datenübertragung — ein neuer Dienst der DBP. Der Ingenieur der DBP 1966, Hefte 5 und 6. Schomburg, K.: Datexnetz der Bundesrepublik Deutschland. fernmelde-praxis 4 (1967), Heft 7. Tietz, W.: Das Datexnetz, fernmelde-praxis4 (1967), Heft 8. Tietz, W.: Datenfernübertragung. Unterrichtsblätter der DBP (B) 18 (1965), Hefte 1 und 2. Normblätter: DIN 44300 Informationsverarbeitung, Besriffe; DIN 44302 Datenübertragung, Begriffe,

5 Fernmelde-Praxis

65

Einheiten

und

Begriffe

Begriffe und Erläuterungen aus der Faksimileübertragungstechnik Bearbeiter:

Helmut

Spilger

Vorbemerkung Faksimiletelegrafie ist gemäß CCITT der Oberbegriff sowohl für Bild- oder Fototelegrafle als auch für die Faksimiletelegrafie in „Schwarz auf Weiß“-Technik. In der Bundesrepublik wurde bisher der Begriff „Faksimiletelegrafle“ nur für die „Schwarz auf Weiß“-Technik (Telefax, Wetterfax) angewandt. Nachdem inzwischen Telcfaxapparate im Handel sind, die auch Zwischentöne (Grauwerte) übertragen und auch Fotos übermitteln, verwischen sich die Begriffe. Die Bezeichnung „Fax“ sagt mitunter nur aus, daß es sich um einen automatischen Empfänger handelt

(Polizeifax).

Im

Handel

taucht

auch

der

Name

„Foto-

fax“ auf. Im Gegensatz zu den Bild- oder Fototelegrafenapparaten, die neben den extremen Tonwerten Schwarz und Weiß auch die dazwischenliegenden Grauwerte übertragen, werden die Faksimiletelegrafenapparate, die nur die Tonwerte Schwarz und Weiß kennen, auch als Schwarz-WeißApparate bezeichnet. Der Begriff Schwarz-Weiß-Technik steht also dem der Halbtontechnik (Übertragen von Fotos) gegenüber (beim Fernsehen wird dagegen die SchwarzWeiß-Halbtontechnik der Farbtechnik gegenübergestellt). Abtastfeinheit; siehe Linienzahl. Abtaster (scanner); Teil eines Apparates, das die Abtastung vornimmt. Arbeitsmodul (A) (index of cooperation); Linienzahl (l) und Trommeldurchmesser (D)

Produkt

aus

A=D-l Um geometrisch unverzerrte Bilder zu erhalten, der A. bei Apparaten, die zusammenarbeiten, gleich Die gebräuchlichsten Module sind:

66

muß sein.

Bildtelegrafentechnik 352 und 528 576 und 264 und

264 für für 283 für 288 für

Telefoto (Presse), Telefoto (Polizei), Wetterfax, Telefax (Klein- oder

Businessfax).

Aufzeichnungsverfahren; zu unterscheiden sind: fotografisches, elektrolytisches, elektrosensitives und elektromechanisches A. Zum Aufzeichnen von Fotos kommt in erster Linie das fotografische A. in Frage. Das elektrolytische

Verfahren

kann

für

Fotos

angewendet

werden,

wenn an die Qualität des Empfangsbildes geringere AnDas elektrosensitive sowie das sprüche gestellt werden. elektromagnetische A. eignen sich nur für die Wiedergabe von Schwarz-Weiß-Nachrichten (Telefax und Wetterfax). Bildauflösung;

siehe

Rasterfeinheit.

Bildtelegrafenapparat; Bildern,

im

Regelfall

Apparat

zum

Übermitteln

Schwarz-Weiß-Fotos,

aber

auch

von von

Farbauszügen und Dokumenten. Das Empfangsbild entspricht sowohl in seinern geometrischen Aufbau (Form) als auch in den Tonwerten (Helligkeitswerten) der Vorlage. . Man unterscheidet: Sendeapparate, Empfangsapparate und kombinierte Sende- und Ermpfangsapparate (Transceiver). Bildempfangsautomat; Empfangsapparat, der durch Töne ferngesteuert automatisch anläuft, einpegelt und einphast, nach jeder Übertragung das Empfangsbild selbsttätig entwickelt, trocknet und auswirft und gleichzeitig den Empfang des nächsten Bildes vorbereitet. Bildleitung; Leitung mit Fernsprechbandbreite, jedoch mit geringer Gruppenlaufzeitverzerrung. Im allgemeinen werden B. über TF-Kanäle geführt. Die Randkanäle 1 und 12 sowie mittelschwer- und schwerbespulte Kabeladern sind nicht geeignet. Bildleitungsnetz;

das

öffentliche

B.

besteht

aus

den

Bild-

vermittlungsplätzen (BVPI]) (am Sitz der ZVSt), den Verbindungsleitungen zwischen den BVP]l, den Anschlußleitungen (Asl) zu den Bildteilnehmern sowie den Zubringerleitungen für Fernteilnehmer (zwischen BVPl und

VrSt,

5

bei

der

die

AsI

des

Teilnehmers

endet).

67

Einheiten

und

Bildformat;

Begriffe früher

war

13 X 18cm,

heute

ist

16 X 20cm

allgemein üblich. Das Papierformat ist um den Teil gröBer, der beim Aufspannen verlorengeht. Neben dem Bild wird stets noch ein erläuternder Text und bei Bildtelegrammen möglichst auch der Telegrammkopf sowie die Anschrift bildtelegraflsch übermittelt. Bildfrequenz; entspricht den bei der Bildabtastung entstehenden Stromschwankungen. Ihr Maximalwert ist:

_ _Dma_,

max D

=

Breite

Trommeldurchmesser, einer

en

2.5.60

Bildzeile,

1 =

n

=

1%

Trommeldrehzahl,

s

=

Linienzahl = . ‚A=D-l

Bildmodulation; bei der Bildabtastung können alle Frequenzen zwischen Null (2 gleichmäßig getönter Fläche) und fa, entstehen. Eine Fernsprechleitung kann die Frequenz 0 aber nicht übertragen, deshalb muß die Bildfrequenz durch Modulation in den Übertragungsbereich der Fernsprechleitungen verlagert werden. Normalerweise ist dabei Zweiseitenband-Amplitudenmodulation üblich. Die Trägerfrequenz von 1800—1900 Hz liegt etwa in der Mitte eines TF-Kanals. Bei Apparaten mit großer Abtastfeinheit (Polizeifax) wird das Restseitenbandverfahren angewendet (Trägerfrequenz 2400 Hz). Das Einseitenbandverfahren ist nicht möglich, weil es die Frequenz 0 nicht überträgt. Bei Übertragung auf Kurzwelle wird die Amplitudenmodulation

(AM)

in

(FM) umgewandelt: Hz, weiß: = 1500 Hz,

niederfrequente

Frequenzmodulation

Mittenfrequenz: 1900 schwarz: = 2300 Hz.

Hz,

Hub:

+ 400

Bildschiefe; bei eigensynchronisierten Apparaten besteht keine absolute Übereinstimmung der Drehzahlen von Sender und Empfänger. Bei Telefotoapparaten ist eine Bildschiefe von 1v.H. (lmm auf 10cm) zulässig. Bei Telefaxapparaten darf die Bildschiefe 2v.H. betragen. Drehzahl; D. der Trommel in U/min. Bei Telefoto- und Wetterfaxapparaten sind Drehzahlen von 60, 90 und 120 U/

68

Bildtelegrafentechnik min genormt; Telefaxapparate arbeiten mit Drehzahlen von 120, 180 oder 240 U/min. Diaabtaster (dia-scanner); tastet unmittelbar von einem Diapositiv (24 X 36 oder 60 X 60 mm) ab. Das Bild wird bei der Übertragung auf normales Presseformat vergrößert. Einphasen; Bildsender und Bildempfänger müssen nicht nur drehzahl-, sondern auch phasengleich laufen. Vor der Übertragung wird daher das Empfangsgerät nach dem Sendegerät eingephast. Telefotoapparate senden Impulse, die dem Signal für Weiß entsprechen, mit einer Länge von 5v.H. des Trommelumfangs (Weiß 2 Ton; Schwarz = kein Ton). Telefaxapparate senden ein Signal, das dem Wert für Schwarz

entspricht

und

das

von

5v.H.

„Weiß“

unterbro-

chen wird (bei diesen Apparaten entspricht ein Ton dem Wert für Schwarz). Endlosbetrieb; Übertragungsverfahren, bei dem sich eine Übertragung unmittelbar an die vorangegangene anschließt. Eingangsempfindlichkeit; bei Telefotoapparaten mit Rücksicht auf den großen Störabstand von 4Np nur etwa —22Np (—20dB). Bei Telefaxapparaten liegt die E. bei etwa

—4Np.

Faksimiletelegrafenapparat (Telefax-Wetterfaxapparat); Apparat zum Übermitteln von Schriftstücken und Zeichnungen, der nur die Tonwerte Schwarz oder Weiß, jedoch keine oder nur wenige Grauwerte überträgt. Farbbildübertragung; in Europa ist z.Z. nur die Übertragung der drei Farbauszüge üblich. Die Zusammensetzung des Bildes geschieht erst beim Druck. In Japan sind bereits Apparate im Handel, die ein farbiges Empfangsbild liefern. Farbkorrektur; entsprechend den unterschiedlichen Farbdruckverfahren, muß bereits bei der Fertigung der Farbauszüge die vollständige

Farbkorrektur vorgenommen Normung der Farbbildsender

werden. Eine ist wegen der

Vielzahl der Druckverfahren außerordentlich schwierig. Fernkopiergerät (tele-copier); Bezeichnung für Telefaxapparat. Farbopter; Gerät, das aus den Farbauszügen dem Auge ein farbiges Bild vermittelt.

69

Einheiten

und

Begriffe

Flachabtaster; möglicht

ein

F.

im

Gegensatz

die

zum

Übermittlung

Trommelapparat

von

einer

er-

stillstehenden

flachen, mitunter auch gewölbten Vorlage. Flachempfänger; ermöglicht das Aufzeichnen auf stillstehendes Empfangsmaterial. Bei elektrolytischem und elektromechanischem Verfahren ist die Beobachtung des Empfangs möglich. Fingerfax; Abkürzung für Fingerprint-Foto-Fax, auch als

Polizei-

oder

Kriminalfax

bezeichnet.

Bildtelegrafen-

apparat zur Übermittlung von Fingerabdruckbögen im Erkennungsdienst der Kriminalpolizei. Nach den Normen von Interpol gelten folgende Daten: Linienzahl: 7,61/mm, Modul: 528, Drehzahl: 120 U/min, Restseitenbandmodulation, £p = 2400 Hz. Fotodiode (photo-diode); p-n-Kontakt (Halbleiter), der in Sperrichtung vorgespannt ist. Bei Dunkelheit fließt der normale Sperrstrom; fällt auf die Übergangsschicht Licht ein, so erhöht sich der in Sperrichtung fließende Strom proportional zur Beleuchtungsstärke F. sind auf den Lichtstrom bezogen erheblich empfindlicher als Fotozellen; allerdings ist die lichtempfindliche Fläche sehr klein. Fotodoppeldiode; entspricht zweier gegeneinandergeschalteter Fotodioden, daher ist Betrieb mit Wechselspannung möglich. Fotovervielfacher oder Sekundärelektronenvervielfacher (photo-multiplier);

Kombination

einer

Fotozelle

mit

Elektronenvervielfacher. Fotowiderstand (photoresistor); Halbleiter, dessen wert proportional der Beleuchtungsstärke zunimmt. Fotozelle

(photocell);

evakuierte

oder

auch

einem

Leit-

gasgefüllte

Zelle mit lichtempfindlicher (Alkali-)Kathode. Bei entsprechender Anodenspannung und bei Lichteinwirkung werden auf der Kathode Fotoelektronen ausgelöst, die zur Anode wandern. zu

Gleichlauf;

von

Sender

voneinander

70

um

überschreiten, und

die

zulässige

dürfen

die

Empfänger

abweichen.

Bildschiefe

Drehzahlen

nur

um

10°

von

der

oder

1v.H.

nicht

Trommeln

Lt

1000

vH

Bildtelegrafentechnik Um den Gleichlauf sicherzustellen, werden die Bildgeräte von Synchronmotoren angetrieben, die entweder von einem im Apparat eingebauten Frequenznormal (Stimmgabel oder Quarz, Eigensynchronisierung) oder von einem fremden Frequenznormal gesteuert werden. Einfache Telefaxapparate benutzen das Lichtnetz als Frequenznormal. Geräte, die aus dem Lichtnetz synchronisiert werden, können mit Geräten, die anders synchronisiert sind, nicht zusammenarbeiten. Gruppenlaufzeitverzerrung; Bild- und Faksimiletelegrafie verlangen vom Übertragungsweg in ihrem Übertragungsbereich eine sehr kleine G. (Ar).

AT=

F

| Le I

up

&

15

1+i 1®

„200

Aymdzs

L

”

2

3.1:

£

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Eu

£

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3

4

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22

Io

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4

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323 oE Esooo F# [ 15 3 t.E. u 55 3 si

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0 3 4: 1 3 Es], 3

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TE

g

I

E

4

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5

F

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7

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F30

“

r

+

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+

um f F +E, FE 4 r T [Wa Tl For Jomrrs + FE EP F?

3

1b

Ba

L S>

E&_

Fr

F

4

—4

_CITT-bewertet bewertet my0 ons

Perspopspobipspupipipipipspipehigss

M4-bewertet

4

]

27 I Jos „I

Bild 2. Pegeleinheiten, bezogen auf eine Stelle des rel. Pegels 0. Das Nomogramm ist gültig für Weißes Rauschen im NF-Bereich 0,3...3,4 kHz. (Nach Dr.-Ing. W.Zaiser, Nachrichtentechnische Zeitschrift, Jg. 16, Heft 3)

6 Fernmelde-Praxis

8

Einheiten

und

Begriffe

Bewertung

Psophometric

so

700

200

500

——

2000

3000 Hz

Fegelwert bezogen | Bewertung für weißes

Meßeinrichlung

auf OdBm bei | Rauschen im Band

1000 Hz

CEITT-Psophometer (A-Filter) Western Electric 2B (144) Western Electric ZB {FTA) Western Electric 3A (c) Bild 3.

1000

Vergleichskurven

03.34 kHz

+1dBmop 30 dBrn 85 dBa 9 dörnc der

verschiedenen

spannungsmesser

-25 dB -80d8 -30dB -20d8 Geräusch-

Stelle des relativen Pegels 0dB. Den relativen Leistungspegel kennzeichnet die Abkürzung dBr. Ebenfalls können die Arten der verschiedenen Geräuschbewertungen durch die Abkürzungen dBmop, dBrn, dBa, dBrnc usf. ausgedrückt werden (Bilder 2 und 3). Echo (echo), ein Signal, das zum Sprecher zurückkommt, nachdem es einmal (oder mehrere Male) den Weg vom

82

Übertragungstechnik Sprecher zum Hörer und zurück durchlaufen hat. Die Echodämpfung (echo attenuation) ist definiert als zZ

ag=1n

zZ

2 2

Z

zZ

(Np); = et + zZ ‚|(dB)

Zı

wobei Z, = Eingangswiderstand einer Leitung mit Verstärkern bei offenem Rückweg und Z, = Eingangswiderstand der gleichen Leitung bei gesperrtem Rückwes ist. Echosperre (echo suppressor), notwendig, wenn die Laufzeit eine bestimmte Größe überschreitet und dann der Rückfluß

(Echo)

eine

Null

störend

wirkt.

Man

unterscheidet:

die

sprunghaft arbeitende Echosperre (relaytype e.s.), die in den zu sperrenden Weg eine bestimmte Dämpfung plötzlich einschaltet, und die stetig arbeitende Echosperre (valve or rectifier type e.s.), die von

bis

zu

einem

Endwert

stetig

anwachsende

Dämpfung einschaltet. In beiden Fällen kann der größtmögliche Dämpfungswert größer oder gleich sein der Sperrdämpfung (blocking attenuation). Außerdem unterscheidet man die Vollechosperre (full es.) und die Halbechosperre (half e.s.), wobei die Sprechsignale in einer Übertragungsrichtung die Einschaltung einer Dämpfung in der Gegenrichtung und umgekehrt

bzw.

nur

in

der

Gegenrichtung

spricht

man

von

mediate

e.s.),

Endechosperre

gsesteuerter terminal

e.s)

(terminal

Endechosperre

und

steuern.

Unterwegsechosperre

e.s.),

(far-end

nahgesteuerter

Ferner

(inter-

fern-

operated

Endecho-

sperre (near-end operated terminal e.s.). Die Differentialechosperre (differential es.) wird durch den Differenzwert der Sprechpegel beider Übertraguneseinrichtungen gesteuert. Die vom CCITT festgelegten Kennzeiten einer E. sind aus Bild4 ersichtlich. Aus Bild5 ist zu erkennen, wann E. in eine Verbindung einzuschalten sind. Einfügungsdämpfung (insertion loss),

ap = 6*

1, „1

s

m);

= 1018 % - (dB) 83

Einheiten

und

Begriffe

festgelegte Sperr- ! 6dB

dämpfung bei der [1(art) |

Arbeitsfrequenz

®S

5 S

1

| |

__L_LLLLL ---__-

[|I

I\fı

0

Np

I

}

|

|

Abschalten des” Arufsignais

und

____

4 --—--- +-k-

|

Kennzeiten

|

I

1

Einschalten des’ Prüfsignals AÄnsprechzeit Bild 4.

| |I

|

6dB (g7np) +- -. ---0

| |

|

}

Dämpfungswerte

arbeitenden

H>+

= -——- Ai Nechwirkzeit

Echosperre

1754 "

einer

Länge der leitungskefte (für v -160km/ms)}

7000

3000

4000

S000

stetig

B000Km

dB

18 «15 >

74 13

En1

u88

=

HM Ru

gu

05

203

8:

=

Ss“

ns

Su

Su Sn

- Echosperren

>

So

S 06

S

78z

ZZ

erforderlich

EN

;s®

Q

=

Sg iS

IR

29 g,

x

03

&

02 0

1 \

0

Bild5. Kleinste der Länge der

84

g

S

5

%

20

Laufzeit

30

40

ms

50

0

zulässige Restdärnpfung in Abhängigkeit von Leitungskette oder von der Laufzeit (ohne

Echosperren)

Übertragungstechnik S’ = die direkt an den Abschlußwiderstand R, abgegebene Scheinleistung und S = die unter Zwischenschaltung eines Vierpols (R,) an den Abschlußwiderstand R, gegebene Leistung. Oder auch

1

Co

1

en, Dabei U, =

"

lv )

trmnıR,

m

sind U, = Leerlaufspannung des Spannung am Abschlußwiderstand.

Generators

und

Eingangsscheinwiderstand (input impedance), die Messung des E. an einem Vierpol dient zur Bestimmung seiner übertragungstechnischen Größen. Dazu schließt man den Vierpol am Ende einmal kurz (Kurzschlußwiderstand

Rx) und

betreibt ihn zum

und

Übertragungsmaß

widerstand Rı,). das

Dann

anderen

ist der

im Leerlauf

Wellenwiderstand

3 = VR,-R, g=a+jb

(electrical

long),

wenn

Dämpfung >23 Np hat, ist der nahezu gleich dem Wellenwiderstand, Vierpol am Ende kurzgeschlossen ist lauf

befindet.

Ein

solcher

Vierpol

Empfangsbezugsdämpfung,

siehe

nach

L

ermittelt. lang

wird

R

tanh g = Ye Elektrisch

(Leerlauf-

ist

ein

Vierpol

eine

Eingangswiderstand gleichgültig, ob der oder sich im Leer-

„elektrisch

lang“.

Bezugsdämpfune.

Entzerrung (equalization), da die Dämpfung des Übertragungsweges frequenzabhängig ist, müssen die Verstärkungskurven

der

Verstärker

einen

der

Kabeldämpfung

entgegengesetzten Verlauf haben. Diese Aufgabe erfüllen die Dämpfungsentzerrer. Nach ihrer grundsätzlichen Wirkungsweise unterscheidet man Vierpolentzerrer und Gegenkopplungsentzerrer. Nach der Entzerrungsaufgabe werden Fächer-, Zusatzund Temperaturentzerrer unterschieden.

85

Einheiten Da

und

aber

auch

Begriffe das

Phasenmaß

einer

Leitung

frequenz-

abhängig ist, treten außer Dämpfungsverzerrungen auch Laufzeitverzerrungen auf. Allerdings sind diese in deı Praxis so klein, daß an Fernsprechleitungen im allgemeinen keine Laufzeitentzerrungen durchzuführen sind. Lediglich für Datenbetrieb müssen sie laufzeitentzerrt werden. Dies geschieht mit Allpässen (Kreuzglieder aus Blindwiderständen).

Fehlerdämpfung (balance return loss), an den ZweidrahtVierdraht-Übergängen einer Leitung verursacht der Scheinwiderstandsunterschied der Leitung und der Nachbildung eine Rückkopplung auf die Leitung, die zu Selbsterregung (Pfeifen) führen kann. Die Genauigkeit wird durch die F. gekennzeichnet. Sie ergibt sich zu

Ian Z+ ap = In 2ER (Np); = 2018225 (aB), Z = Wellenwiderstand stand der Nachbildung. Die

F,

ist

der

frequenzabhängig.

Leitung, Die

ZN

Güte

ist bestimmt durch den ungünstigsten Pfeifpunkt ist die Fehlerdämpfung bei

=

Wellenwider-

einer

Nachbildung

Wert der F. Der der Pfeiffrequenz.

Fremdspannung (unweighted voltage), die in einem Nachrichtensystem durch eine fremde Störquelle hervorgerufene Spannung bezeichnet man als F. Beim Abhören über einen Fernhörer entsteht ein subjektiver Störeindruck, der vom Betrag der Spannung und von der Verteilung der Frequenzen abhängt. Im Gegensatz dazu ist die Geräuschspannung eine Messung mit einem Filter (CCITT-Psophometer-Filter), das dem mittleren Frequenzgang von Ohr und Fernhörer entspricht. Die Frequenz 800 Hz wurde dabei als Bezugspunkt gewählt. Für diese Frequenz ist danach die F. gleich der Geräuschspannung (siehe auch Bild 3). Frequenzmodulation dulation.

(frequency

modulation),

siehe

Mo-

Frequenzplan (frequency allocation), für die nach Kanalzahl verschiedenen TF-Systeme werden jeweils vom

86

Primärgruppe 60.108

{12 Kandle)

(# Vorgruppen) Sekundärgruppe

(60 Kandle) (5 Primärgruppen) \

I I

I

!

Terhiärgruppe 812...2044

(300 Kandie) (5 Sekundärgruppen)

L

|

1 r I 1 I I

|

I

i

I

}

!

1 ! I

i

(3Tertiörgruppen)

I

ı

I

I

'

|

|

|

I 1 I

i '

nn a 3 MR

7 a0

Übertragungssysteme: aufgebaut aus:

N

ZI2 ZI4 1PG .Z2PG

m

m

|

ee

(900 Kanäle)

|

1

L

“85678 2

VoBYTEO v500 Vo Vz 150 156 556 656 2156

Bild 6. Aufbau

8516... 12388

|

23.95 7

Wuarlärgruppe

'

|

|

L8

Freguenzangaben in kHz

02

a

der TF-Systeme

a EL

Vadn vaoo via 116 316 #76

239

ZUM BSE.

v0 106

| “12388

v2700 306

yrayssjsdundenyıagg

| I ! l

Einheiten

und

Begriffe

Bild 7. Gabelschaltung

CCITT F. aufgestellt, die es Bild 6 zeigt, richten.

mit allseitiger Anpassung

sich

alle

nach

dem

Schema,

wie

Gabelschaltung (four wire-terminating set hybrid), passive Sechspole werden vor allern als Gabelschaltungen für den Übergang Zweidraht/Vierdraht verwendet (Bild 7). Unter der Voraussetzung, daß der Scheinwiderstand Z der Leitung nach Betrag und Phase im zu übertragenden Frequenzbereich der Nachbildung N entspricht, wird die Fehlerdämpfung

d.h. die Energie gungsrichtung.

fließt

nur

in

die

gewünschte

Übertra-

Gaußsche Verteilung (normal oder gaussian distribution), unter der Voraussetzung einer statistischen Verteilung fallen im Mittel 31,7% aller Meßwerte außerhalb des Bereichs x+S + standard

(arithmetischer Mittelwert + Streuung; Mean deviation). 4,6% der Meßwerte liegen außer-

halb x +2S und 0,3% außerhalb 88

X+3S

(Bild8).

Übertragungstechnik

# 7‘

af

I [

pi

el

/

afol .

|

.

\

/

Ä

oh |

Toll

as

0

0512

Bild 8.

5

m

dyer

\

/

zaaf

277

——e

pe

1 we]

0a

m

20 3 m solo meine

m

Normalverteilung

(normal

“e

5 138 39995999

1

7

2,

oo

distribution)

Genauigkeit (accuracy), Übereinstimmung des Meßwerts mit dem richtigen Wert der Meßgröße (Kehrwert des Fehlers).

Eine

bessere

Angabe

Fehlergrenze. Die Größe der Frage der Wirtschaftlichkeit.

ist

die

Unsicherheit

Genauigkeit

ist

stets

oder

eine

Geräuschbewertung (reference noise), für die Berechnung der Geräuschleistung ist der „Bewertungsfaktor des Geräuschspannungsmessers für Fernsprechleitungen“ anzuwenden. Bei gleichmäßigem Frequenzgang und einer Bandbreite von 3,1kHz ist der Pegel von weißem Rauschen um 2,5 dB zu verringern, um die in dB angegebene Geräuschleistung zu erhalten. Für eine andere Bandbreite B in kHz beträgt der abzuziehende Wert

K = 25 + 101g 2 (dB) Der Bewertungsfaktor für die einzelnen Frequenzen ist aus Tabellel zu ersehen. Geräuschspannung (psophometric noise), siehe Fremdspannung und Dezibel.

89

Einheiten und Begriffe Tabelle

1:

Geräuschbewertung

Frequenz Hz

Zahlenwert

16,7 50 100 150 200 300 400 500 600 800 1000 1200 1500 2000 2500 3000 3500 4000 5000

0,056 0,71 8,91 35,5 89,1 295 484 661 794 1000 1122 1000 861 708 617 525 376 178 15,9

Gruppen

Bewertungsfaktor indB — — — — — — — — — rt — — — — — — —

85,0 63,0 41,0 29,0 21,0 10,6 6,3 3,6 2,0 0,0 10 0,0 1,30 3,00 4,20 5,60 85 15,0 36,0

in Np — — — — — — — — — F — — — — — — —

9,79 7,25 472 3,34 2,42 1,22 0,73 0,41 0,23 0,000 0,115 0,000 0,150 0,345 0,484 0,645 0,979 1,73 4,14

(groups):

Primärgruppe (group), eine Zusammenfassung von 12 nebeneinanderliegenden TF-Kanälen zu einem Frequenzband mit einer Breite von 48 kHz. Die fünf Primärgruppen (PG) einer Sekundärgruppe (SG) werden je nach Frequenzlage mit Buchstaben oder mit Zahlen bezeichnet. Wenn sich die SG in Regellage befindet, werden die PG mit 1, 2, 3, 4 und 5 bezeichnet. Befindet sich die SG in Kehrlage, so liegen auch die PG in Kehrlage und in umgekehrter Position (5, 4, 3, 2 und ]). Liegt die SG in Kehrlage, aber nur die frequenztiefste PG in Regellage und die übrigen in Kehrlage, so bezeichnet man die PG mit A,B,C,DundE

90

Übertragungstechnik Sekundärgruppe

fassung

von

je

5

PG

zu

(supergroup), einem

eine

Frequenzband

Zusammenmit

einer

Breite von 240 kHz. Die Bezeichnungen der SG lauten z.B.: SG2 bei einem Frequenzband 312...552 kHz in Regellage, SG1 bei einem Frequenzband 12...252kHz in Kehrlage, SG 16 bei einem Frequenzband 3788... 4028 kHz. Tertiärgruppe (mastergroup), eine Zusammenfassung von je 5 SG zu einem Frequenzband mit einer Breite von 1232 kHz. Im deutschen Netz ist die vom CCITT empfohlene Tertiärgruppe (TG) nicht vorhanden. Es wird jedoch eine dieser TG ähnliche Zusammenfassung von 5 SG, und zwar die SG1...5 des V300-Systems (Bandbreite 1240 kHz), die bei dem V1260-System auch als SG 17...21 auftreten, verwendet. Die Bezeichnung ist TG*. Quartärgruppe

menfassung

von

je 3 TG

(supermastergroup),

zu einem

eine

Frequenzband

Zusam-

mit

einer

Breite von 3872 kHz. Im deutschen Netz sind die Quartärgruppen (QG) nicht aus 3 TG, sondern aus 15 SG gebildet (Bandbreite 3716kHz). Bis zur Festlegung der Kennzeich-

nung durch das CCITT werden diese ©G folgendermaßen gekennzeichnet: QG 1* Frequenzband 312...4028 kHz, QG 2* Frequenzband 4404...8120 kHz, QG 3* Frequenzband 8620 ...12336 kHz, QG 1* Frequenzband 60... 4028 kHz. Gruppenlaufzeit (group delay), die G. bei einer quenz £ ist der Differentialquotient des Winkelmaßes einer

Leitung)

nach

der

Fre(z.B.

Kreisfrequenz

r = n (s). Es ist o die Zeit, die ein Maximum der Hüllkurve einer Gruppe von zwei Sinuswellen mit den nahe beieinanderliegenden Kreisfrequenzen ® und » + Aw benötigt, um z.B. eine Leitung oder einen Vierpol zu durchlaufen. Gruppenpilot (group reference pilot), Wechselspannungen bestimmter international festgelegter Frequenzen (sog. Piloten) dienen den einzelnen TF-Ebenen (siehe Gruppen) als Steuerspannungen zur Überwachung und Regelung (s. Tabelle 2). Gruppenverbindungen (group links) Primärgruppenverbindung samtheit der Übertragungsmittel eines

(group link), GeTF-Übertragungs-

9

Einheiten und Begriffe Tabelle

2: Frequenz- und Pegelwerte Gruppenpiloten

Art des Piloten

Frequenz (kHz)

Primärgruppen-

erforderliche Genauigkeit (Hz)

84,08 84,14

pilot

104,08

+1

411,91 411,86

+ı +3

pilot

547,92

+1

315,92

— 20 — 25

— 2,3 — 239

— 20

—

—20 — 25

2,3

— 2,3 — 2,9

— 20

— 2,3

+1

— 20

— 2,3

1552

+2

—20

—23

11 096

+10

— 20

— 2,3

Tertiär-

gruppen-

pilot

gruppenpilot

absoluter Leistungspegel dBmo Npmo

+1 + 3

Sekundärgruppen-

Quartär-

der verschiedenen

weges mit einer Bandbreite von 48 kHz. Sie verbindet zwei Primärgruppenverteiler oder diesen gleichwertige Punkte. Sie erstreckt sich von dem Punkt, an dem die Primärgruppe gebildet wird, bis zu dem Punkt, an dem sie wieder aufgelöst wird. Sekundärgruppenverbindung (supergroup link), Gesamtheit der Übertragungsmittel eines TF-Übertragungsweges

bindet

wertige

zwei

mit

einer

Bandbreite

von

Sekundärgruppenverteiler

Punkte.

Sie

erstreckt

sich

die Sekundärgruppe gebildet wird, dem sie wieder aufgelöst wird.

von

bis

240 kHz.

oder

dem

zu

diesen

Punkt,

dem

Sie

ver-

an

dem

gleich-

Punkt,

an

Tertiärgruppenverbindung (mastergroup link), Definition sinngemäß wie bei Primärgruppenverbindung, jedoch Frequenzbandbreite 1232 kHz. Im deutschen Netz sind keine echten Tertiärgruppenverbindungen vorgesehen; es sind dagegen diesen ähnliche TF-Verbindungen möglich, z. Be SG1...5 einer TF-Grundleitung

92

Übertragungstechnik V 300 oder Durchschaltung der SG1...5 leitung V 300 auf die SG1...5 einer V 960

(Bandbreite

1240 kHz),

oder

einer TF-GrundTF-Grundleitung

Durchschaltung

—

nach

Umsetzung — der SG1...5 einer TF-Grundleitung V 300 auf die SG 17...21 einer TF-Grundleitung V 1260. Quartärgruppenverbindung (supermaster group link), Definition sinngemäß wie Primärgruppenverbindung, jedoch Frequenzbandbreite 3872 kHz. Im deutschen Netz sind keine echten Quartärgruppenverbindungen vorgesehen. Es sind dagegen diesen ähnliche TF-Verbindungen möglich, z. B. die SG2...16 einer TF-Grundleitung V 1260 verbunden mit den SG2...16 einer TFGrundleitung V 2700 (Bandbreite 3716 kHz). Hoyt-Nachbildung (special balancing network), die übertragungstechnischen Eigenschaften einer bespulten Leitung werden (angenähert) durch die H. dargestellt (Bild 9). Dabei sind R,

o

=

L’ VE;

.

L,

Ca = 0,42 wenn

s der

=

0,33

(C’-

Spulenabstand

C

je

.

ü ; Cı = 0,33. s-

Lgp

S+Csp)undC, in km

Ir

C';

= 0,33 .5-C’

ist.

m ==C7

Lz

Ro

eo

Bild 9. Hoyt-Nachbildung

Klirrfaktor (k-rating), der Oberschwingungsgehalt eines Wechselstromes. Er kennzeichnet die Nichtlinearität eines Vierpols. Mathematisch ist der K. der Effektivwert des Oberwellengemisches geteilt durch den Effektivwert des Gesamtstromes. Dagegen ist die Klirrdämpfung a; (in Np) der natürliche Logarithmus des reziproken K, Den quadra-

93

Einheiten

und

Begriffe

tischen Klirrfaktor bezeichnet schen Klirrfaktor mit K,.

man

_ Yur+ +. U

mit

u’ Kompander

(compander), eines

und

den

kubi-

1 ; ag In. (Np)

R=

Kombination

K,

U in

einem

Kompressors

auf

Nachrichtenweg der

einen

Seite,

eine um

den Dynamikbereich eines Signals zu reduzieren; auf der anderen Seite ein Dynamikdehner, um den ursprünglichen Dynamikbereich wiederherzustellen. Zweck des K. ist es, den Geräuschabstand (signal to noise ratio) zu verbessern, der in dem Weg zwischen Kompressor und Dynamikdehner, also auf der Übertragungsstrecke, entsteht. Kontrollstelle (control station), die für die Übertragungsqualität z.B. einer Leitung verantwortliche Verstärkerstelle. Kurzschlußwiderstand (short-circuit impedance), siehe Eingangsscheinwiderstand. Laufzeit (delay), Zeitspanne für das Durchlaufen einer Übertragungsstrecke, siehe auch Gruppenlaufzeit, PhasenverzeITung. Leerlaufwiderstand (open-circuit impedance), siehe Eingangsscheinwiderstand. Leistungspegel (level), das logarithmische Verhältnis zweier Leistungen. Absoluter L. an der Stelle x

n=, und

relativer

1

P.

L.

n=, Lineare

94

P,

In mw (NP); = 101g mw an

i

der

P, In PB,

Verzerrung

Stelle

(Np);= (line

x, bezogen

P, 101g B,

distortion),

(dB) auf

die

Stelle

(dB). siehe

Verzerrung.

a

Übertragungstechnik Messen (to measure), ein übergeordneter Begriff für das eigentliche Messen, das Prüfen und das Eichen. Das eigentliche Messen besteht in dem Feststellen der zu messenden Größe mit Hilfe eines Meßgerätes. Meßbereich (range of a measuring instrument), Teil der Skala, für den die Bestimmungen über die Genauigkeit des Meßgerätes zutreffen. Meßeinrichtung (measuring equipment) oder Meßgerät (measuring instrument), übergeordneter Begriff für ein die Meßgröße unmittelbar bestimmendes Gerät oder eine entsprechende Anordnung, die aus mehreren Einzelgeräten besteht, Man unterscheidet anzeigende, registrierende, schreibende und zählende M. Meßgröße (measured quantity), die zu messende physikalische Größe. Der gemessene Wert dieser M. ist der Meßwert. Meßpegel, entspricht dem absoluten Spannungspegel. Meßverfahren

(measurement

procedure),

man

unter-

scheidet subjektive und objektive M. So kann man z.B. die subjektive Meßgröße „Lautstärke“ objektiv mit dem Bezugsdämpfungsmeßplatz ermitteln. Andererseits kann man die objektive Meßgröße „Dämpfung“ einer Leitung subjektiv bestimmen, nämlich durch einen Lautstärkevergleich. Mittel,

arithmetisches;

siehe

arithmetisches

Mittel.

Mittelwert (mean value, average), arithmetische einer Reihe voneinander unabhängiger Werte x

Summe

=ı Modulation (modulation), Veränderung einer (im allgemeinen) hochfrequenten (meist sinusförmigen) Schwingung oder von Pulsen mit Hilfe einer anderen (meist niederfrequenten) Schwingung. Nach den drei Veränderlichen einer harmonischen Schwingung y >= A-sin(ot+ p) unterscheidet — amplitude

man Amplitudenmodulation (AM modulation, Frequenzmodulation

95

Einheiten und Begriffe Tabelle

3:

Nauptanwendung

Art der M. [Abkürzung

Modulationsarten Vorteil

1. Frequenzmultiplex. M. mit Sinusträgern (frequeney-division muli:plex} Nittelwellen-Rundeinfache Filter . Amplituden-m., Zweiseifunk. verachiecdene Regelfähigkeit mit tenband- Verfahren KR -Systeme Träger. geringe (amplilude modulation) Frequenzkonstanz AM notwendig

Nachteil

Verdoppelung des Frequenzbedarfs. Verschlechterung dea

Sıörabstandes, Kreuznıodulalion

Resiseltenbandm. . (vestigial sideband) AM

Fernsehen

Bandbreite kleiner als bei AM.. einfache Filter

Einseitenbandm, (single eideband) EM

TF-Systeme nach CEIT’T

geringe Bandbreite, keine VerschlechIerung des Störabstandes wie bei AM

Dämpfungsschwankungen gehen voll ein. Träger muß neu hinzugesetzL werden. Frequenzver-

Winkelm.. (Frequenzoder Phasenm. -

URW-Bereich. Richt funksysteme

Schwund verursacht keine Dämpfungsschwankungen

großer Bandhreitenbedarf, größerer Empfängeraufwand

(aber Änderung des Rauschabstandes).

werfung

©

Dynamikumfang größer 2.

Zeitmultiplex,

MM.

mit

Pulsträger

(time-division

multiplex}

Pulsamplitudenm,

Zwischenslufe bei

PAM

mulliplexverlahren

Pulsphasenm.

Richt funksystem«

unempfindlich gegen Klrren und DämpZungsschwankungen

Synchronisation möglich,

Zwischenslufe PPM

günstlge Neben-

PPM bietet größeren Vorteil

(pulse-amplitude modulation)

(pulse-positiom PPM

modulatiun)

Pulsdauerm. (auch Pulslängen- oder Pulsbreitenm.

fast allen

Zeit-

bei

-

pulse duration modulation) PDM

Pulscodem. {pulse-code ımodulalion) PCM

“einfache M. und Dem, . Gleichstron:-

übertragung mögl:ch

Bandbreilenvergrößerung, keine Verbesserung des

Störabstandes, DämpSungsschwankungen,

Synchronisation nötig

sprecheigenschaf-

ten,

Verbeaserung

Baändbreitenvergrößerung

des Signalgeräuschabsıtandes Wirtschaftliche Entfernung S. Systemlängen 10... 15km

sehr geringer Stör-

absiand (etwa 10 dD), unempfindlich gegen

Dämpfungsschwankungen und Klirren, *

Nandbreitenvergrößerung, Aufwond für Coder und Decoder,

notwendige

Synchronisation,

Regeneration möglich, keine Ge räuschaddition der einzelnen Strecken

Pulsdeltam. (detamadul PDM

96

on)

Sonderverfäahren

der PCM

wie bei PCM Code sehr kur

‚dus

Gerä

Übertragungstechnik (FM

tion

—

frequency

(PM

—

phase

modulation)

und

Phasenmodula-

modulation).

Grundsätzlich hat die M. das zu übertragende Signal an den Übertragungsweg hinsichtlich der Frequenzlage, der Bandbreite, dem Störabstand, den Verzerrungen und den Schwankungen der Übertragungsgröße anzupassen. Die

M.

dient

häufig

Übertragungswegen,

auch

wobei

zur

man

Mehrfachausnutzung

von

Frequenzmulti-

plex (frequency-division — gleichzeitig werden mehrere Signale mit unterschiedlichen Frequenzbändern über einen gemeinsamen Weg übertragen) und Zeitmultiplex (time-division

—

über

einen

gemeinsamen

aufeinanderfolgenden Zeitintervallen übertragen) unterscheidet (s. Tabelle 3).

Weg

mehrere

werden

in

Signale

Nachbildung (balancing network), ein Netzwerk mit einem frequenzabhängigen Scheinwiderstandsverlauf, das den Wellenwiderstand der (nachzubildenden) Leitung (oder allgemein des Vierpols) möglichst nahekommt. Nebensprechen (crosstalk), Sarnmelbegriff für gegenseitige elektrische Beeinflussung von Nachrichtenleitungen. Nahnebensprechen: Stromquelle der störenden und Meßstelle der gestörten Leitung am gleichen Ende; Fernnebensprechen: Meßstelle am entgegengesetzten Ende. Mitsprechen: Stammleitung auf Phantom oder umgekehrt. Übersprechen: Stammleitung auf Stammleitung oder Phantom auf Phantom. Nebensprechdämpfung: an

_

1

Pa

BD,

U,

In U,

+

1

2

Ze

In z,

{Np)

01 + 1018 2x =— 201g 201g v, Z, (dB) Bei Kabeln sind in erster Linie die Kapazitätsunterschiede Ursache des Nebensprechens. Man bezeichnet diese auch als Kopplungen. Neper (neper), natürliche logarithmische Vergleichsgröße von Spannungen (siehe Dezibel). 7 Fernmelde-Praxis

97

Einheiten

und

Begriffe

Niederfrequenz (voice frequency) — sofern man von Nachrichtensystemen spricht — ist es der engere Bereich des Sprachbandes von 300 bis 3400 Hz eines Kanals. Normalgenerator (1 milliwatt generator), bei konstanter Leerlaufspannung von 1,55V und einem inneren Widerstand von 600 Ohm gibt er an einen Außenwiderstand von 600 Ohm eine Leistung von 1mW ab. Nullfrequenz (zero frequency), ist die Frequenz, die sich auf der TF-Strecke ergibt, wenn man dem niederfrequenten Eingang die (gedachte) Frequenz Null zuführen würde. Somit ist der Nullfrequenzabstand bei Einseitenbandsystemen der Frequenzabstand von Kanal zu Kanal. Oszillograph (oscillograph), Meßeinrichtung zur Aufzeichnung schnell ablaufender Vorgänge, wie z.B. des Spannungsverlaufs am Ende einer: TF-Verbindung. In Verbindung mit einem Wobbelgerät (Einrichtung zur Erzielung einer stetig periodischen Änderung der Frequenz eines Senders oder Generators zwischen zwei Grenzwerten bei gleichbleibender Spannungsamplitude) am Eingang einer TF-Verbindung dient der OÖ. zum Sichtbarmachen von Dämpfungsverzerrungen (Pegelbildgerät). Pegel, absoluter, siehe absoluter Pegel. Pegelangabe (level), Angabe von logarithmischen Spannungsund Leistungsverhältnissen in Neper (Np) und Dezibel (dB). Sie ergibt keine Einheit im üblichen Sinn. Neuerdings werden an die Kurzzeichen Np und dB Anhängsel angesetzt, um sofort zu erkennen, um welche Art von Pegel es sich handelt. So entspricht z.B. eine Leistung von 10 mW einem absoluten Pegel von

1,0 10lg 107 =+10dBm= In |

= + 1,15 Npm.

Weiterhin beträgt der relative (Leistungs-)Pegel an dem Vierdrahteingang eines TF-Systems — 174 dBr = — 2,0 Npr und am Ausgang +8,7dBr = +1,0Npr. Eine Geräuschbewertung nach CCITT wird durch das Anhängsel p (pondere) gekennzeichnet. Weitere Bewertungskurven und ihre Vergleiche sind aus den Bildern 2 und 3 erkenntlich. Pegelbildgerät (level tracer), siehe Oszillograph.

98

Üübertragungstechnik Pegelmesser, selektiver (amplitude receiver) sowie Pegelsender (signal generator), dienen zur Einmessung und Unterhaltung der Nachrichtensysteme. Zur näheren Erläuterung der Meßgeräte dienen folgende Angaben: Frequenzumfang (frequency range), Frequenzgenauigkeit (frequency accuracy), Pegelgenauigkeit (level accuracy), Empfindlichkeit (sensitivity), Meßbereich (operating range), Abschlußwiderstand (terminating). Pfeifpunkt (singing point), Pfeifsicherheit (stability),

Betrag,

um

den

die

siehe Gabelschaltung. darunter versteht man

Restdämpfung

im

Leerlauf

(d.h.

den

bei

offenen Enden) abgesenkt werden kann, ohne daß Selbsterregung (Pfeifen) eintritt. Prüfung der Pfeifsicherheit von Leitungen ist nötig, da die Restdämpfung jahreszeitlich (Temperatur des Kabels) schwankt. Phasenentzerrer (phase equalizer), siehe Entzerrung. Phasenlaufzeit (phase delay), siehe Gruppenlaufzeit. Phasenmaß (phase constant), auch Winkelmaß. Es ist der Imaginärteil des Übertragungsmaßes. Siehe auch Gruppenlaufzeit. Phasenverzerrung

(phase

distortion),

siehe

Entzerrung.

Primärgruppe (group), siehe Gruppe. Puls (puls), periodische Folge von Impulsen. Qualitätsbegriffe der Übertragungstechnik (terms of quality), z.B.: Unterbrechung (interruption), Pegelschwankung (level variation), Frequenzverwerfung (frequency shift), Laufzeitverzerrung (delay distortion), Trägerrest (carrier leck), Restdämpfungsfehler (residual error), Geräuschabstand (signal to noise ratio). Quartärgruppe (supermaster group), siehe Gruppe. Quarzstabilisierter Generator (crystal oscillator — CO), die erforderliche Genauigkeit der Trägerfrequenzen (bis zu 10-8) ist nur dadurch zu erreichen, daß man in Thermostaten eingebaute Schwingquarze verwendet. Rauschen (to be noisy), Auftreten von Geräuschen vor allem infolge des thermischen Rauschens und des Schroteffektes (bei Elektronenröhren freie Elektronenbewegung) der verwendeten Bauelemente. Ein völlig ungeordneter statistischer Vorgang. Bei kleinen Nutzamplituden wird

Tr

99

Einheiten

und

Begriffe

das Signal-Geräuschverhältnis — charakterisiert durch die Rauschzahl — verschlechtert. Reflexion (reflection), wenn eine Leitung nicht mit ihrem Wellenwiderstand abgeschlossen wird, entsteht eine Stoßstelle und ein Teil der Energie reflektiert. Die Reflexionsdämpfung ist

a,=In wobei

die

1

r (Np);

a,=

201g

1

r (dB),

Größe

r- 22

Z2 + Zı

(Z; = Wellenwiderstand des Abschlusses, Z, = Wellenwiderstand der Leitung) Reflexionsfaktor genannt wird. Regellage (regular frequency position), in Frequenzplänen werden die Übertragungsfrequenzen durch Keile dargestellt,

bei

denen

die

Keilspitzen

die

tiefen

Frequenzen

symbolisieren. Steht die Spitze links, dann spricht man von Regellage, steht diese rechts, so herrscht Kehrlage (reverse fr. pos.), Registriergerät (recording instrument), dies sind häufig Linienschreiber, die elektrische Vorgänge wie z.B. den Pilotpegel ständig registrieren. Dabei ist häuflg an der Zeigerspitze eines Meßgerätes (mit Drehspul- oder elektrodynamischem Meßwerk) ein Schreibgerät angebracht, unter dem ein Papierstreifen kontinuierlich vorbeiläuft. Die Meßgröße wird so als Funktion der Zeit notiert. Ringmodulator (ring modulator), besteht aus vier Gleichrichtern und zwei Übertragern, die in der aus Bild 10 ersichtlichen Art geschaltet werden. An den Mittelanzapfungen der Übertrager liegt eine Wechselspannung der Frequenz, in deren Bereich die dem Eingang des Ringmodulators zugeführte Wechselspannung verlagert werden soll. Man bezeichnet die zuerst genannte Wechselspannung als „Trägerspannung“ und ihre Frequenz als Trägerfrequenz

(ip).

100

Übertragungstechnik

Ag

\

|

Ausgang

a

aD

a)+

ui

Jr

Fr

) -

Mr

+

d

fr

Strom

2

dä) Modulafionskurve

Zeit Bild 10. Wirkungsweise

Die

Durchlaßrichtung

der

4

eines Ringmodulators

Gleichrichterzellen

wird

be-

stimmt durch die jeweilige Polung der Trägerspannung, deren Pegel aus diesem Grunde höher liegen muß als der Pegel der am Ringmodulatoreingang zugeführien Spannung. Einmal sind die äußeren, im nächsten Augenblick die inneren Zellen durchlässig. Demzufolge wird eine zugeführte Spannung der Frequenz f, im Takte der Trägerfrequenz f, ständig umgepolt. Als Ergebnis dieser Umpolung entsteht arm Ausgang des Modulators eine Wechselspannung, deren Frequenz sich im wesentlichen zusammensetzt aus der Summenfrequenz fy7 + f,„ und der Differenzfrequenz f, —fyx.

Unter der Voraussetzung, daß die Schaltung des Ringmodulators symmetrisch aufgebaut ist, treten die zugeführte Frequenz fx und die Trägerfrequenz f), am Ausgang des Modulators nicht mehr auf. Falls durch Alterung der Gleichrichterzellen oder aus sonstigen Gründen Unsymmetrien verursacht werden, erscheint ein Bruchteil der Trägerspannung auch am Ausgang des Ringmodulators.

101

Einheiten Dieser

wie

und

Begriffe

Trägerrest

möglich

ist

gehalten

Sekundärgruppe

unerwünscht

und

werden.

(supergroup),

Signal-Rausch-Verhältnis

siehe

(signal

to

muß

so

niedrig

Gruppe. noise

ratio),

siehc

Rauschen. Spannungspegel (600 ohms through level), siehe Pegelangaben. Stoßdämpfung (reflexion loss), siehe Betriebsdämpfung. Streuung

chung. Sie (Meß-)Werte

(standard

deviation),

auch

setzt eine Normalverteilung voraus. Formelgemäß ist

Standardabwei-

der

einzelnen

s-/} 3" (x x) wobei

x

Sicherheit

der

arithmetische

von

z.B.

68,3 Ye

Mittelwert bedeutet,

daß

ist. Eine dieser

statistische Prozentsatz

innerhalb eines Bereiches von x+S zu erwarten ist. Symmetrischer Vierpol (balanced basic filter), an beiden Enden herrscht der gleiche Kennwiderstand. Systemeigene

Wahl

(out

of

band

signal),

bei

TF-Syste-

men bietet sich die Möglichkeit, Ruf- und Wahlimpulse auf einfache Weise ohne Gefährdung durch die Sprache dadurch zu übertragen, daß für die Signalströme eine Frequenz gewählt wird, die zwar außerhalb des Sprachbandes (innerdeutsch 3850 Hz; international 3825 Hz), aber

innerhalb des Nullfrequenzabstandes der Kanäle liegt. Ströme einer derartigen Signalfrequenz werden dem Kanal über Filter zugeleitet und auf der Gegenstelle ausgesiebt, gleichgerichtet und einem empfindlichen Telegrafenrelais zugeführt. Das Relais gibt die Signale über eine besondere Signalader an die nachfolgenden Schaltglieder weiter. Tertiärgruppe (mastergroup), siehe Gruppe. Trägererzeuger (carrier power plant), siehe Quarz. Trägerfrequenzsystem (carrier system), die Gesamtheit eines Frequenz-Multiplexsystems. Heute werden alle TFSysteme vom CCITT genormt (Bild 6).

102

Übertragungstechnik Trägerrest (carrier leck), entsteht durch Unsymmetrie eines Ringmodulators. Der T. muß so niedrig wie möglich gehalten werden. Trennweiche (diplexer), im Gegensatz zu den Durchschaltefiltern, die eine SG (oder PG) weiterschalten, teilen Trennweichen (das sind Hochund Tiefpässe) den Übertragungsbereich einer TFGrundleitung auf (z. B. eine TF-Grundleitung V 120 in SG1 und 2). Sie begrenzen damit die TF-Grundleitung. Verlängerungsleitung (pad), Vierpol zum künstlichen Verlängern (Dämpfen) meist aus Anpassungsgründen. Verteilung, Gaußsche; siehe Gaußsche Verteilung. Vertrauensbereich (confidence interval), man versteht darunter den Schwankungsbereich um den arithmetischen Mittelwert, der mit einer statistischen Sicherheit von +S (oder 68,3%) oder z.B. +1,965 (oder 95%) nicht überschritten wird. Die Grenzlinie nennt man auch Vertrauensgrenzen. Verzerrung (distortion),, die Übertragungsgüte wird außer durch die Dämpfung und Geräusche auch durch die V. beeinflußt. Man spricht von Dämpfungsverzerrungen, wenn die Betriebsdämpfungen für das zu übertragende Frequenzband unterschiedlich sind. Diese Dämpfungsverzerrungen werden auch lineare V. genannt. Sie können durch schreibende Geräte, aber auch durch oszillographische Methoden sichtbar gemacht werden. Durch Entzerrungsglieder mit spiegelbildliichem Verlauf der Dämpfungsverzerrung können sie kompensiert werden, Phasenverzerrungen treten auf, wenn der Gang des Phasennetzes mit der Frequenz vom linearen Verlauf abweicht. Von Gruppenlaufzeit bei einer Fernsprechleitung spricht man, wenn die Laufzeit bei 800 Hz eine andere ist als bei der unteren oder oberen Frequenzgrenze des Übertragungsbereichs (siehe Gruppenlaufzeit). Nichtlineare V. treten auf, wenn im Zuge der Verbindung Zweipole oder Vierpole mit nichtlinearer Charakteristik vorhanden sind. Werden mehrere verschiedene Schwingungen auf ein nichtlineares Glied gegeben, so treten außer den Oberweilen auch Kombinationstöne auf, die unter Umständen bedeutend unangenehmer sind. Dif-

103

Einheiten

und

Begriffe

ferenztöne erster Ordnung (quadratische V.) Ordnung (kubische V.) stören dabei in erster

und zweiter Linie.

Vierdrahtsystem (four wire system), für die Übertragung des in den Trägerfrequenzbereich umgesetzten Sprachbandes kann für die beiden Übertragungsrichtungen entweder dieselbe Grundleitung (Zweidraht-Verfahren) oder je eine getrennte Grundleitung (Vierdraht-Verfahren)

verwendet

werden.

Die

Sprachbänder

für

die

beiden

Übertragungsrichtungen können ferner entweder in gleicher Frequenzlage (Gleichlage-Verfahren) oder in unterschiedlicher Frequenzlage (Getrenntlage-Verfahren) übertragen werden. Man unterscheidet demgemäß: ZweidrahtGleichlage-Verfahren, Zweidraht-Getrenntlage-Verfahren, Vierdraht-Gleichlage-Verfahren,

Verfahren.

Vierdraht-Getrenntlage-

Von praktischer Bedeutung bei den modernen TFSystemen sind nur das Zweidraht-Getrenntlage-Verfahren und das Vierdraht-Gleichlage-Verfahren. Vierpol, Wahl,

symmetrischer;

systemeigene;

Wärmerauschen

siehe

siehe

symmetrischer

systerneigene

Vierpol.

Wahl.

(thermal agitation noise),

siehe Rauschen.

Wellenwiderstand (characteristic impedance), er ist bei einer homogenen Leitung abhängig von den kilometrischen Leitungskennwerten, aber nicht von der Länge. Meßtechnisch

ist der

W.

zu

ermitteln

nach

# =

VRR,

wobei RL der Leerlaufwiderstand und Rx der Kurzschlußwiderstand ist. Wellenspannung geteilt durch Wellenstrom ist bei einer homogenen Leitung stets konstant. Der Wellenwiderstand ist für tiefe Frequenzen (im NFGebiet komplex, für hohe Frequenzen nähert er sich dem /L konstanten reellen Wert 3 Wobbeln (to sweep), wenn an einem Pegelsender die Frequenz der Meßspannung sich in einem bestimmten Frequenzbereich selbsttätig und immer wiederkehrend ändert, spricht man vom Wobbeln. Die Wobbelgeschwindigkeit ist abhängig vom Wobbelverfahren und nach unten

104

Übertragungstechnik begrenzt und nach

durch die Nachleuchtfähigkeit des Bildschirmes oben durch das Einschwingen des Meßobjekts.

Zeitmultiplex Modulation.

(time

Zweidrahtsystem system.

division

(iwo

wire

multiplex system),

— siehe

TDM),

siehe

Vierdraht-

Schrifttum 11] Telefunken-Laborbuch, Franzis-Verlag München, [2] SEL-Taschenbuch, Standard Elektrik Lorenz AG Stuttgart. [3] Reference Data for Radio Engineers, International Tele[4] [5] [6] 7] [8] [9] 110]

phone and Telegraph Corporation New York. Fernmeldemeßordnung der DBP, FTZ Darmstadt. Siemens: Einheiten, Grundbegriffe und Meßverfahren der Nachrichten-Übertragungstechnik, S & H AG München. Zaiser: Pegelangaben in der Übertragungstechnik, NTZ, Jahrgang 16, Heft 3 und 9. Rint: Handbuch für Hochfrequenzund Elektro-Techniker, Verlag für Radio-Foto-Kinotechnik, Berlin. Schröder: Elektrische Nachrichtentechnik, Bd. ı, Verlag für Radio-Foto-Kinotechnik, Berlin. Schmidt, Brosze: Fernsprech-Übertragung, Fachverlag Schiele & Schön, Berlin. Buttler, Thinius: Aufgaben aus der Fernmeldetechnik nebst Lösungen, Fachverlag Schiele & Schön, Berlin.

105

Einheiten

und

Begriffe

Begriffe und Erläuterungen aus der Funktechnik Bearbeiter:

Klaus

Kern

Abschattungsverlust; unter dem A. versteht man eine zur Freiraumdämpfung*) zusätzlich auftretende Dämpfung, die dann entsteht, wenn die direkte Sicht zwischen Sendeund Empfangsantenne durch ein Hindernis verlorengeht. Durch Beugungserscheinungen können A. selbst dann schon entstehen, wenn das Hindernis nur in die Nähe des direkten Strahles reicht. Bei ungünstigen atmosphärischen Brechungsverhältnissen (Krümmungsfaktor*) kleiner als 1) können auch auf normalen Funkfeldern A. auftreten. So ist auch bei der Planung von Richtfunklinien die Forderung zu verstehen, daß bei einem Krümmungsfaktor von 1 die 1. Fresnelzone*) frei von Hindernissen sein soll. Absorptionsfläche; statt des Antennengewinns* wird auch mit der A. oder Wirkfläche einer Antenne gerechnet. Sie ist definiert als die zur Ausbreitungsrichtung senkrechte Fläche, durch die bei einer ebenen Welle die von der Antenne maximal aufnehmbare Leistung hindurchtreten würde. Absorptionsschwund; A. oder Dämpfungsschwund tritt mit

merklichen

Auswirkungen

nur

in

zwei

begrenzten

Frequenzbereichen auf: a) im Kurzwellenbereich entsteht A. durch kräftige Ionisation der unteren Schichten der Ionosphäre, b) im Zentimeter- und Millimeterwellenbereich verursachen starke Niederschläge oder ein hoher Wasserdampfgehalt der Luft A. Außerdem kommt eine selektive Absorption der Strahlen durch atmosphärische Gase vor (z.B. bei X = 1,33cm für Wasserstoff und bei X = 0,25 und 05cm

für

Sauerstoff).

Antennencharakteristik;

siehe

*) Dieser Begriff erscheint als anderer Stelle dieses Beitrags.

106

Richtcharakteristik. selbständiges

Stichwort

an

Funktechnik Antennendiagramm;

Antennenentkopplung; Antennengewinn;

der

siehe

Richtdiagramm.

siehe

A.

Winkeldämpfung.

oder

kurz

Gewinn

ist

unab-

hängig davon, ob die Antenne für Senden oder Empfangen benutzt wird. Er ist für die Sendeantenne definiert als der Faktor, um den sich die Leistungsdichte an einern Empfangsort ändert, wenn bei konstanter Senderleistung anstelle der Antenne ein Bezugsstrahler verwendet wird. Analog wird für eine Empfangsantenne der A. als der Faktor definiert, um den sich die Empfangsleistung ändert, wenn man bei konstanter Feldstärke am Empfangsort die Antenne anstelle eines Bezugsstrahlers einsetzt. Als Bezugsstrahler gelten Kugelstrahler (G = 1), Hertzscher Dipol (G = 1,5) und Halbwellendipol (G = 1,64). Meist wird der A. in dB angegeben (siehe Absorptionsfläche). Antennenweiche; eine A. oder ein Verzweigungsfilter ist eine Einrichtung, die den Betrieb eines Senders und eines Empfängers oder auch mehrerer Sender und mehrerer Empfänger über dieselbe Antenne und damit eine Mehrfachausnutzung der Antenne ermöglicht. Die A. besteht aus Filtern, die das jeweils gewünschte Frequenzband durchlassen, die anderen Frequenzen jedoch sperren. Das Problem der Mehrfachausnutzung der Antennen ist auch mit Hilfe von Zirkulatoren*) zu lösen. Basisband;

unter

B.

versteht

man

das

Modulationssignal,

mit dem ein Richtfunksystem moduliert wird. Bei Trägerfrequenzsignalen besteht das B. aus einem Bündel von Fernsprechkanälen, die z.T, auch durch Kanäle für Telegraflezeichen und andere digitale Daten ersetzt sein können, und den zugehörigen TF-Piloten. Bei Fernseh- und Tonübertragungen stellt das B. das entsprechende Signal in der Video- bzw. Tonfrequenzlage dar. Beugung;

der

B.

des

Lichtes

an

scharfen

Kanten

oder

Löchern entspricht in der Funktechnik die B. der elektromagnetischen Wellen an der Erdoberfläche. Bei Sichtverbindungen können sich trotz freier Sicht an scharfen Hindernissen Zusatzverluste oder eine leichte Besserung der Übertragungswerte durch B. ergeben, deren Schwankungen meist gering und unbedeutend sind. Bei Überhorizontrichtfunkverbindungen*) können jedoch durch B.

107

Einheiten

und Begriffe

stabilere und bessere Übertragungsverhältnisse erreicht werden als bei reinen Scatterverbindungen®). Bodenfreiheit; die B. — ein Ausdruck aus der Richtfunktechnik — ist dann gegeben, wenn die Verbindungslinie zwischen Sende- und Empfangsantenne und der diese Verbindungslinie umgebende Luftraum (siehe Fresnelzone) auch bei extremen Brechungseigenschaften dieses Luftraumes

(siehe

Krümmungsfaktor)

in

einem

möglichst

hohen Prozentsatz der Zeit frei von Hindernissen bleibt. Dies ist eine Grundforderung an jede Richtfunkstrecke, wenn man von Überhorizontrichtfunkverbindungen*) absieht. Damit soll erreicht werden, daß die mittlere Systemdämpfung* angenähert gleich der Freiraumdämpfung*) ist. Brechung; elektromagnetische Wellen breiten sich nur in einem homogenen Medium, in dem also der Brechungsindex überall gleich ist, geradlinig aus. Der Brechungsindex der Atmosphäre ist jedoch örtlich und zeitlich meist veränderlich,

Im

über

was

Normalfall den

eine

nimmt

Erdboden

ab,

B.

der

der

was

Strahlen

verursacht.

Brechungsindex eine

mit

der

Strahlenkrümmung

Höhe

zur

Erde hin zur Folge hat. In der Richtfunkplanung berücksichtigt man die Brechung der Strahlen durch den Krümmungsfaktor*) k. Brechungsschwund; im Dezimeter- und Zentimeterwellenbereich entsteht B. durch Brechung des Hauptstrahls aus der normalen Richtung infolge von extremen atmosphärischen

Bedingungen.

Es

können

dabei

auch

Ducte*)

auftreten, die einen Überreichweitenempfang verursachen, was auch zu selektiven Störungen bei Richtfunklinien führen kann. CCIR; (Abkürzung für Comite Consultatif International des Radio-communications) ist der beratende internatio-

nale Ausschuß für Funknachrichtenwesen. Er ist ein ständiges Organ der internationalen Fernmeldeunion (UIT, Union International des Telecommunications) und befaßt sich mit der Ausarbeitung von Studien und Empfehlungen, die sich auf technische Fragen des Funknachrichtenverkehrs und der Betriebsabwicklung beziehen. Die Arbeit des CCIR wird in 14 Studiengruppen ausgeführt, die sich

108

Funktechnik jeweils mit speziellen Gebieten der Funktechnik beschäftigen. Hier werden Fragen, Studienprogramme, Berichte und — als Ziel und Zweck der Arbeit — Empfehlungen vorbereitet, die dann durch die Vollversammlung verabschiedet werden. Die Vollversammilungen treten im allgemeinen alle drei bis vier Jahre zusammen. An den Arbeitstagungen und den Vollversammlungen können alle Mitglieder der Fernmeldeunion teilnehmen. Zur Mitarbeit können auch Vertreter der Industriefirmen zugelassen werden, wenn die Fernmeldeverwaltung des jeweiligen Landes hierzu zustimmt. Die letzte Vollversammlung des CCIR fand in Oslo im Jahre 1966 statt. Dämpfungsschwund; siehe Absorptionsschwund. Diversity; siehe Mehrfachempfang. Duct;

die

Bezeichnung

D.

stammt

aus

dem

englischen

Sprachgebrauch und bedeutet soviel wie die Führung eines Funkstrahls zwischen brechenden und reflektierenden Luftschichten. Diese Ausbreitungsart ist ähnlich der der Kurzwellen, wobei mehrfache Reflexionen an der Ionosphäre und der Erdoberfläche ausgenutzt werden. Im dm-

und

cm-Wellenbereich

ermöglicht

die

Ductausbrei-

tung Sichtverbindungen über Entfernungen, die bei normalen Verhältnissen nicht vorkommen können. Diese Überreichweitenausbreitung*) verursacht oft Störungen bei Richtfunk- und Fernsehverbindungen. Der D. läßt sich in Geländeschnitten

tor*)

und

damit

so

Ductausbreitung; Endstelle;

in

Zwischen

den

darstellen,

der fiktive siehe

der

daß

Erdradius

der

Krümmunssfak-

unendlich

sind.

Duct.

Richtfunktechnik

bezeichnet

man

E. die Funkstelle, in der das zu übertragende Signal der Trägerfrequenzoder Videoseite übernommen moduliert wird bzw. wieder demoduliert und an Trägerfrequenz- oder Videoseite abgegeben wird. allgerneinen

eine

E.

einer

oder

Richtfunkverbindung

mehrere

Relaisstellen*).

bestehen

mit

von und die im

Erdradius, fiktiver; siehe Krümmungsfaktor. Ersatzkanal; siehe Ersatzschaltetechnik.

Ersatzschaltetechnik; durch die E. oder Schutzschaltetechnik wird die Wahrscheinlichkeit einer Unterbrechung oder eines Absinkens der Güte einer Verbindung vermin-

109

Einheiten

und

Begriffe

dert. Dazu wird neben einem oder mehreren Betriebskanälen ein Ersatz- oder Schutzkanal auf einer anderen Rasterfrequenz (siehe Raster) betriebsbereit gehalten. Bei einer Unterbrechung oder einer sehr starken Geräuscherhöhung eines Betriebskanals wird automatisch auf den Ersatzkanal geschaltet. Diese Umschaltung kann auch von Hand ausgelöst werden, wenn z.B. auf einem Betriebskanal gemessen werden soll. Es kann in der Richtfunktechnik ein Ersatzkanal für bis zu sechs Betriebskanäle bereitgestellt werden. Die E. ist eine Art Frequenzdiversity. Fading;

siehe

Schwund.

Fernfeld; unter dem F. versteht man den Bereich um eine Antenne, in dem das elektromagnetische Feld sich im

wesentlichen

so

verhält,

als

ob

es

von

einer

Punktquelle

käme. Hier läßt sich das Feld im Gegensatz zum Nahfeld*) durch eine einfache ebene Welle darstellen. Fernsehfernleitung; eine F. ist eine Fernsehleitungsverbindung zwischen zwei TV-Schaltstellen oder zwischen einer TV-Schaltstelle und einer Endstelle im Fernsehfernleitungsnetz. Von dieser Endstelle wird das FernsehProgramm auf einer Fernsehortsleitung*) zu einem Fernseh-Rundstrahlsender übertragen. Fernsehleitungsnetz; das F. dient zur Übertragung von Fernseh-Programmen.

Die

Fernsehfernleitungen*)

werden

in der Bundesrepublik Deutschland ausschließlich über Breitband-Richtfunksysteme geführt. Dagegen werden die Fernsehortsleitungen*) im allgemeinen über Koaxkabelsysteme geführt. Der zum Fernseh-Programm gehörige Fernsehbegleitton wird z.T. über Richtfunksysteme, z.T. auch über Kabelsysteme geleitet, die nicht immer den gleichen Verlauf wie die dazugehörigen Fernsehleitungen haben müssen. Das F. besteht aus drei verschiedenen Arten von Leitungen, die alle gerichtet sind: die Fernsehzuführungsleitungen*), die Fernsehverteilleitungen*) und die Fernsehmodulationsleitungen*). Fernsehmodulationsleitung; die Fernseh-Programme, die von einem zentralen Schaltpunkt über Fernsehverteilleitungen*) zu allen Hauptstudios bei der ARD (Arbeitsgemeinschaft der öffentlich-rechtlichen Rundfunkanstalten

i10

Funktechnik der Bundesrepublik Deutschland) bzw. zu allen Knotenpunkten beim ZDF (Zweites Deutsches Fernsehen) geführt werden, werden von dort auf F. zu den zugehörigen Fernseh-Rundstrahlsendern übertragen. Die F. ist ein Teil des Fernsehleitungsnetzes*). Fernsehortsleitung; unter einer F. versteht man eine Fernsehleitungsverbindung von einem Studio zu einer TV-Schaltstelle oder von einer Endstelle im Fernsehfernleitungsnetz*) zu einem Fernseh-Rundstrahlsender. Fernsehverteilleitung; die Fernseh-Programme, die von den einzelnen Knotenpunkten bzw. Hauptstudios über Fernsehzuführungsleitungen*) zu einem zentralen Schaltpunkt

geführt

werden,

gehend gerichteten F. punkten übertragen. leitungsnetzes*).

werden

Fernsehzuführungsleitung; Hauptstudios

der

von

dort

zu allen Hauptstudios Die F. ist ein Teil die

in

Rundfunkanstalten,

den die

auf

den

ab-

bzw. Knotendes Fernseh-

verschiedenen in

sammengeschlossen sind (1. Programm) bzw. Studios des ZDF (2. Programm) produzierten

der

ARD

zu-

die in den Fernsehpro-

gramme werden auf gerichtet betriebenen F. zu einem zentralen Schaltoder Sternpunkt übertragen. (Dieser

Sternpunkt ist für das 1. Programm in Frankfurt, für das 2. Programm in Wiesbaden.) Die F. ist ein Teil des Fernsehleitungsnetzes*).

Fiktiver Erdradius; siehe Krümmungsfaktor. Freiraumdämpfung; die F. ist die Dämpfung, die ein radiofrequenter Träger zwischen zwei Antennen mit dem Gewinn = 1 (Kugelstrahler) im hindernisfreien, leeren Raum erfährt. Sie steigt quadratisch mit zunehmender Frequenz und zunehmender Entfernung vom Sender an (siehe Grundübertragungsdämpfung, Funkfelddämpfung, Systemdämpfung). Frequenzraster; siehe Raster. Fresnelzone; die F, ist für die Planung von Richtfunkverbindungen von Bedeutung. Sie stellt einen Rotationsellipsoiden dar, in dessen Brennpunkten die Antennen stehen. Die große Achse ist annähernd gleich der Entfernung zwischen den Antennen, die kleine Achse b ist

111

Einheiten

und

Begriffe

abhängig

von

der

b

=;

soll

Var

für

.

Der

einen

Hindernissen

Entfernung von

der

bestimmten sein

(siehe

d

und

Fresnelzone

der

Wellenlänge

begrenzte

Krümmungsfaktor*)

Raum

frei

von

Bodenfreiheit).

Funkfeld; das F. ist die zwischen Sende- und Empfangsstation liegende Strecke. Funkfelddämpfung; die F. ist die Dämpfung, die ein radiofrequenter Träger zwischen dem Eingang der Sendeantenne und dem Ausgang der Empfangsantenne erfährt. Die F. schließt damit den Gewinn der Antennen, die Grundübertragungsdämpfung*) und die Zusatzdämpfung*) ein. Funkpilot;

der

F.

oder

Pilot

ist

eine

Hilfsfrequenz,

die

zusätzlich zum WNachrichteninhalt übertragen wird. Er dient zum Überwachen und eventuell zum Steuern des Funksystems. Der Ausfall oder ein beträchtliches Absinken des Pegels des F. dient meist als Kriterium für eine Umschaltung des Betriebskanals auf einen Ersatzkanal*). Geländeschnitt; bei der Planung von Richtfunkverbindungen müssen für die Bestimmung der Turmhöhen die

Sichtverhältnisse Dabei muß die werden

nicht dem

(siehe

eines jeden Funkfeldes geprüft werden. atmosphärische Brechung berücksichtigt

Krümmungsfaktor).

Steht

die

eindeutig fest, muß ein G. angefertigt alle Geländemerkmale zwischen den

eingetragen

werden.

In

dem

G.

werden

die

freie

Sicht

werden, in Funkstellen

Funkstrahlen

als Geraden dargestellt, was für einen Krümmungsfaktor k=-1 eine Änderung des natürlichen Erdradius bedeutet (fiktiver Erdradius). Gewinn;

siehe

Antennengewinn.

Gleichkanalstörung; eine G. tritt dann auf, wenn an einer Funkstelle zwei oder mehrere Träger auf einer nahezu gleichen Frequenz empfangen werden und der Frequenzabstand zwischen Störer und Nutzträger größer ist als die tiefste Modulationsfrequenz. Die Antennenentkopplung ist dann gleich dem Träger-Stör-Abstand. Im Unterschied zur Nachbarkanalstörung*) wird in der Richtfunktechnik eine G. meist durch den Übertragungs-

112

Funktechnik kanal der Gegenrichtung verursacht, wenn Hinund Rückrichtung mit dem gleichen Frequenzpaar über mehrere Relaisstellen betrieben werden. Grenzfrequenz; die G. ist bei Kurzwellenübertragungen der höchste Trequenzwert, bei dem unter bestimmten Verhältnissen gerade noch eine Reflexion an der Ionosphäre möglich ist. Die G. ist u.a. abhängig von dem sogenannten Grenzwinkel, der den größten Winkel zwischen der Abstrahlrichtung und der Erdoberfläche bezeichnet, unter dem es ebenfalls gerade noch zu einer Reflexion kommt. Grenzwinkel; Grundgeräusch;

siehe

Grenzfrequenz.

das

G.

oder

Wärme-Rauschen entsteht in Bauelementen durch die von

tritt

thermische

Rauschen

oder

allen aktiven und passiven der Temperatur abhängige

Elektronenbewegung.

Es

der

Belegung.

dort

am

stärksten

hervor,

wo der Signalpegel am niedrigsten ist. Bei Funkübertragungen ist das am Bmpfängereingang der Fall. Damit hänst die Höhe des G. bzw. der Grundgeräuschabstand im wesentlichen von der Funkfelddämpfung ab. Bei Schwankungen der Funkfelddämpfung ändert sich meist in gleichem Maße das G. Bei besonderen Modulationsarten (z.B. Frequenzmodulation) kann das G. durch Erweitern der radiofrequenten Bandbreite gesenkt werden. Es ist im Gegensatz zum Intermodulationsgeräusch unabhängig von Modulation

oder

Grundgeräusch-Abstand;

unter

dem

G.

versteht

man

das logarithmische Verhältnis der Signalleistung zum Grundgeräusch*) (bzw. der Signalspannung zur Grundgeräuschspannung). Der G. ist am BEmpfängereingang von besonderer Bedeutung, da dort der Signalpegel am niedrigsten, d.h. der Abstand zwischen Signal und Grundgeräusch am kleinsten ist. Er ändert sich in bestimmten Grenzen umgekehrt proportional zur Systemdämpfung*) (siehe

Systemwertkurve).

eines

Halbwellendipols

Grundübertragungsdämpfung; eines radiofrequenten Trägers, bzw.

die G. ist die Dämpfung die er bei Verwendung

eines

Kugelstrahlers

als

Sende- und Empfangsantenne in schwundfreien Zeiten erfahren würde. Sie steigt quadratisch mit zunehmender Frequenz und zunehmerder Entfernung vom Sender (siehe 8 Fernmelde-Praxis

113

Einheiten

und

Begriffe

Funkfelddämpfung, Halbwertsbreite;

Systemdämpfung,

die

H.

oder

Freiraumdämpfung).

3 dB-Breite

ist

der

Winkel-

bereich der Richtcharakteristik*), in dem die Strahlungsdichte gegenüber dem Maximalwert in der Hauptstrahlrichtung auf die Hälfte, d.h. um 3dB, absinkt. Interferenzschwund; I. tritt auf, wenn zwei oder mehr Strahlen mit verschiedenen Phasenlagen miteinander interferieren. Die Phasendifferenzen entstehen durch unterschiedliche Wege der Strahlen (siehe Mehrwegeausbreitung), was durch Reflexionen an Schichten, Beugungserscheinungen an Hindernissen oder anomale Brechungserscheinungen der Atmosphäre verursacht werden kann. I. kommt in allen Frequenzbereichen vor. Die Schwundtiefe hängt von den Phasenunterschieden und dem Amplitudenverhältnis der beteiligten Strahlen ab. Isolator;

siehe

Richtungsleitung.

Krümmungsfaktor;

der

K.

ist

eine

dimensionslose

Größe,

mit der der natürliche Erdradius (6370 km) multipliziert werden muß, um die Brechungseigenschaften der Atmosphäre zu berücksichtigen. Damit ergibt sich der fiktive Erdradius. Bei normalen Ausbreitungsverhältnissen sind die Strahlen zur Erde hin gekrümmt. Als Mittelwert für diesen Fall wird mit einem K. = 4/3 gerechnet; der fiktive Erdradius beträgt dann 8500 km. Luxemburg-Effekt; der L. ist eine Störung einer Übertragung im WMittelwellenbereich. Dabei wird auf dem Träger

eines

Mittelwellensenders

nicht

nur

dessen

eigene

Modulation beobachtet, sondern noch eine weitere allerdings schwächere festgestellt, die von einem Langwellensender mit großer Leistung stammt. Der L. hat seine Ursache wahrscheinlich in Resonanzbewegungen der Ionen in der unteren Ionosphäre. Durchlaufen Wellen von Langwellen- und Mittelwellensendern dieses Gebiet, so entsteht eine Kreuzmodulation. Die Bezeichnung L. stammt von dem ersten Langwellensender, dessen Programm auf dem

Träger eines Mittelwellensenders empfangen wurde. Mehrfachempfang; M. oder Diversity dient zur Verminderung von Schwunderscheinungen. Dabei wird das Signal gleichzeitig auf zwei oder mehr Arten übertragen, deren Momentanschwundverhalten möglichst unabhängig von-

114

Funktechnik einander sein soll. Je nach Übertragungsart unterscheidet man zwischen Raumdiversity, wenn das Signal die Empfangsantennen über verschiedene Wege erreicht, Frequenzdiversity, wenn zwei oder mehr Frequenzen verwendet werden, und Winkeldiversity, wenn das Signal über verschiedene Winkel abgestrahlt bzw. empfangen wird. Das Ersatzschalteverfahren in der Richtfunktechnik ist eine besondere Art von Frequenzdiversity. Mehrwegeausbreitung; von einer M. spricht man dann, wenn neben der direkten Verbindung zwischen Sende-

und Empfangsantenne ein oder mehrere zusätzliche Wege möglich sind. Diese Umwege können durch Reflexion an Boden-,

Wasser-,

Luft-

oder

Ionisationsschichten,

durch

besondere Brechungseigenschaften der Atmosphäre oder durch die Scatterausbreitung*) zustande kommen. Die M. ist die Ursache für Interferenzschwunde*). Sind außerdem die

Laufzeitunterschiede

zwischen

Haupt-

und

Umweg-

strahlen beträchtlich, können bei breiten Modulationsbändern mit Winkelmodulation Intermodulationsgeräusche durch M. hervorgerufen werden. Nachbarkanalstörung; im Gegensatz zu Gleichkanalstörungen*) entstehen N. durch die Beeinflussung des radiofrequenten Nutzträgers durch parallel geführte oder kreuzende Störträger, wenn die Frequenzdifferenz zwischen beiden zu gering ist, d.h. wenn sich die Seitenbänder von Stör- und Nutzträger überlappen. In der Richtfunktechnik können sich Kanäle mit benachbarten Rasterfrequenzen oder des Zwischenrasters gegenseitig stören. N. sind stark abhängig von der Belegung der beiden sich beeinflussenden Träger (siehe Störgeräusch). Nahfeld;

das

N.

ist

der

Bereich

zwischen

einer

Antenne

und dem Fernfeld*. Im N. kann das elektromagnetische Feld sehr komplizierte Formen haben. Nebenzipfeldämpfung; siehe Winkeldämpfung. Pilot;

siehe

Funkpilot.

Radiofrequenz; unter der R. versteht man die Frequenzlage, in der die zu übermittelnde Nachricht über eine bestimmte Strecke — das Funkfeld — übertragen wird. Raster; der R. oder Frequenzraster ist eine sinnvolle Anordnung von Radiofrequenzen in einem begrenzten

8

115

Einheiten

und

Begriffe

Frequenzbereich.

den

einzelnen

nügend

groß

Dabei

Frequenzen

gehalten

müssen

—

werden,

die

die

Abstände

damit

Störbeeinflussungen auftreten können. Rasterabstand; siehe Raster. Rauschen,

thermisches;

siehe

zwischen

Rasterabstände keine

—

ge-

gegenseitigen

Grundgeräusch.

Rauschstörung; siehe Störgeräusch. Rauschzahl; die R. — meist in dB ausgedrückt — gibt an, um wieviel ein Empfänger stärker rauscht als es der Rauschtemperatur der angeschlossenen Antenne entspricht. Bei der Normaltemperatur (1 20°C) wird der Antenne im allgemeinen eine Rauschtemperatur von 293 °K zugeschrieben, was einer Rauschleistung, bezogen auf 1Hz Bandbreite, von KT, = 4-1021W oder — 174 dB entspricht. Beträgt die Rauschleistung am Empfängerausgang z.B.

—

164 dBm,

so

ist

die

R.

=

10 dB.

Relaisstelle; in der Richtfunktechnik wird die Länge eines Funkfeldes im allgemeinen so bemessen, daß optische Sicht zwischen Sende- und Empfangsstelle besteht. Ist eine Richtfunkverbindung länger, so daß die Forderung

nicht

mit

einem

Funkfeld

erfüllt

werden

kann,

so

werden R. zwischen die Endstellen*) geschaltet. (Falls dies nicht möglich ist, entstehen Überhorizontrichtfunkverbindungen*).)

Durch

die

R.

soll

meist

nur

die

Dämp-

fung des vorhergehenden Funkfeldes ausgeglichen werden, d.h. es wird nicht demoduliert, sondern Empfänger und Sender werden in der Zwischenfrequenz zusammengeschaltet. Richtcharakteristik; die R. oder Strahlungs- oder Antennencharakteristik ist eine Funktion, die für verschiedene Richtungen die von einer Sendeantenne in gleichen Entfernungen erzeugte Feldstärke angibt. Für eine Empfangsantenne gilt die Definition analog. Die R. wird im allgemeinen in Polarkoordinaten dargestellt (siehe Richtdiagramm). Richtdiagramm;

das

R.

oder

Strahlungs-

oder

Antennen-

Gegensatz

zum

Rundfunk

diagramm ist die zeichnerische Darstellung tes durch die Richtcharakteristik. als

Richtfunk;

116

im

wesentliches

R.

werden

Merkmal

im

eines

Richtstrahl-Antennen

Schnit-

verwen-

Funktechnik det. Eine Richtfunkverbindung Übertragung von Bündeln von von

Fernseh-

und

dient hauptsächlich der Fernsprechkanälen sowie

Tonprogrammen

zwischen

zwei

festen

Punkten. Wegen der Bündelungsfähigkeit der Strahlen liegen die verwendeten Frequenzen in festgelegten Bereichen zwischen etwa 300 MHz und 13GHz. Die wichtigste Modulationsart ist die Frequenzmodulation. Im allgemeinen besteht zwischen den einzelnen Richtfunkstellen optische Sicht (siehe Sichtverbindung); Ausnahmen sind Überhorizontverbindungen*). Zwischen den Endstellen*) können

eine

oder

mehrere

Relaisstellen*)

bestehen.

Eine besondere Art von Richtfunkverbindungen sind Satellitenverbindungen, wobei die Satelliten eine feste oder bewegliche Relaisstelle darstellen. Die Endstellen ciner Satellitenverbindung sind die Erdefunkstellen. Richtfunkverbindung;

siehe

Richtfunk.

Richtstrahl-Antenne;

eine

R.

strahlt

bzw.

empfängt

elektromagnetische Wellen bevorzugt in eine bzw. aus einer Richtung. R. werden im Richtfunk eingesetzt. Beispiele sind Parabol-, Hornparabol- und Muschelantennen sowie Dipolgruppen. Richtungsgabel; siehe Zirkulator. Richtungsleitung; eine R. oder ein Isolator ist eine Einrichtung in der Hochfrequenztcchnik, die vor allem in Antennenleitungen verwendet wird. Sie hat in einer Richtung, der Durchlaßrichtung, eine sehr geringe Dämpfung. Diese Eigenschaft wird durch Ferrite erreicht, die im Innern der Antennenleitung angebracht und dort einem magneiischen Feld ausgesetzt sind. Durch R. wird bewirkt, daß der Einfluß von Reflexionen in den Antennenleitungen und Antenneneingängen vermindert wird. Rückdämpfung; siehe Winkeldämpfung. Rundfunk;

im

Gegensatz

zum

Richtfunk

werden

im

R.

Nachrichten von einer Sendestelle zu einer Vielzahl von Empfangsstellen ausgestrahlt. Die Empfangsstellen sind in einem bestimmten Bereich rund um die Sendestelle gruppiert. Die hier verwendeten Rundstrahl-Antennen auf der Sendeseite weisen daher nur in der Vertikalen eine Bündelung auf. In manchen Fällen haben bestimmte Sektoren der Antennen in der Richtcharakteristik eine Dämp-

117

Einheiten

und

Begriffe

fung, um bestimmte Gebiete auszublenden. Der Aufwand auf der Sendeseite, insbesondere die Sendeleistung, ist im Vergleich zum Richtfunk im allgemeinen wesentlich höher, um die Kosten der Empfangsanlagen niedrig halten zu können. Zu den Hauptanwendungsgebieten gehören der Ton- und der Fernsehrundfunk. Rundstrahl-Antenne; eine R. hat in der Horizontalen eine im wesentlichen kreisförmige Richtcharakteristik*). Scattering; siehe Scatterverbindung. Scatterausbreitung; siehe Scatterverbindung. Scatterverbindung; in Frequenzbereichen oberhalb 300 MHz, in denen Funkverbindungen mit optischer Sicht bevorzugt werden (siehe Richtfunk), können Signale weit jenseits

des

Horizonts

empfangen

werden,

deren

Ampli-

man

zeitliche

tuden weit größer sind, als man es nach der Beugungstheorie erwarten sollte. Die hierfür maßgebende Ausbreitungsart ist das Scattering, ein Ausdruck aus dem angelsächsischen Sprachgebrauch für Vorwärtsstreuung. Es wird angenommen, daß an Ungleichmäßigkeiten der Atmosphäre in dem Luftvolumen, das von den Hauptkeulen der Sende- und Empfangsantenne umfaßt wird, eine Energiestreuung stattfindet. Die gegenüber der Freiraumdämpfung auftretende Zusatzdämpfung schwankt stark und macht Diversity-Einrichtungen erforderlich. Außerdem werden Sender hoher Leistung und hochempfindliche Empfangsverstärker verwendet. Im Kurzwellenbereich können Scattererscheinungen in der Ionosphäre festgestellt werden. Schutzkanal; siehe Ersatzschaltetechnik. Schutzschaltetechnik; siehe Ersatzschaltetechnik. Schwund;

unter

Sch.

oder

Fading

versteht

Schwankungen des Empfangssignals, die durch Änderungen des Brechungsindex oder des Absorptionskoeffizienten der Atmosphäre oder der Ausbreitungsverhältnisse in der Ionosphäre hervorgerufen werden. Je nach den Ursachen unterscheidet man zwischen Interferenz-, Absorptionsoder Brechungsschwunden. Zur Verminderung der Wirkung des Sch. auf die Übertragungsqualität können eine Schwundreserve*) in den Funkgeräten oder/und eine Mehrfachempfangsanlage*) vorgesehen werden.

118

Funktechnik Schwundreserve; da die Übertragungswerte bei Funkverbindungen zeitweise Schwankungen unterworfen sind, werden die Systeme meist so entwickelt, daß auch während der Schwundperioden eine bestimmte mittlere Geräuschleistung nicht überschritten wird. Dies läßt sich durch erhöhte Sendeleistung und Empfängerempfindlichkeit und Reduzieren anderer Geräuschanteile erreichen. Die somit gewonnene Reserve in der Geräuschbilanz nennt man Sch. Damit wird der Systermwert*) erhöht. Die Sch. spielt insbesondere bei Richtfunkverbindungen eine Rolle, die Weitverkehrsbedingungen erfüllen sollen; sie soll hier rund 10 dB betragen. Selektive

Störung;

siehe

Störgeräusch.

Sichtverbindung; bei Sichtverbindungen wird im Gegensatz zu Überhorizontverbindungen die Wellenausbreitung zwischen den Antennen durch dazwischenliegende Hindernisse nicht oder zeitweise nur wenig beeinflußt. Die Funkfeldlänge beträgt dabei im Durchschnitt 50 km. Bei Funkstellen auf sehr hohen Punkten kann auch auf Funkfeldern von über 100km Länge direkte Sicht bestehen. Störgeräusch; S. werden in Empfängern durch fremde elektromagnetische Schwingungen verursacht, die in demselben Frequenzbereich wie der mit dem Nutzsignal modulierte Träger liegen. Die Störungen können selektiv sein, wenn der Störer nur aus einer Frequenz besteht, oder sich als Rauschen bemerkbar machen, wenn der Störer einen größeren oder den gesamten Frequenzbereich des Nutzsignals beeinflußt; man spricht von selektiven Störungen oder Rauschstörungen. Je nach Herkunft des Störers unterscheidet man zwischen Gileichkanal-*) und Nachbarkanalstörungen*), Die Störgeräuschamplituden sind abhängig vom Träger-Stör-Abstand in der radiofrequenten Ebene, von der Modulationsart und der Höhe der Modulation (Belegung). Bei Frequenzmodulation ist der Frequenzabstand des Störers zum Nutzträger von Bedeutung. Störung, selektive; siehe Störgeräusche. Strahlungscharakteristik; Strahlungsdiagramm;

siehe

siehe

Richtcharakteristik.

Richtdiagramm.

119

Einheiten

und

Begriffe

Streuausbreitung; siehe Scatterverbindung. Systemdämpfung; die S. ist ein vornehmlich in der Richtfunktechnik üblicher Begriff, der die Dämpfung zwischen Senderausgang und Empfängereingang angibt. Die S. schließt die Dämpfungen der Antennenzuleitungen, der Antennenweichen und aller übrigen Bauelemente, die zwischen Senderausgang und Empfängereingang liegen (z. Be Richtungsleitungen, Filter, Polarisationsweichen usw.), und die Funkfelddämpfung*) ein. Systemwert; bei Richtfunksystenen stellt der S. das Produkt aus dem Verhältnis der Sendeleistung zum systembedingten Grundgeräusch in einem Fernsprechkanal (oder bei einer entsprechenden Frequenz in einem Fernsehkanal)

und

dem

quadratischen

Basisband,

d.h.

die

Phasenhub

bei

dieser

Frequenz dar. Er läßt sich außerdem definieren als Summe von Systemdämpfung und Grundgeräuschabstand jm Signalkanal (siehe Systemwertkurve). Systemwertkurve; die S. beschreibt den Verlauf des Grundgeräuschabstandes in Abhängigkeit von der Systemdämpfung. Parameter ist außerdem die Lage der Frequenz im

sternwert).

Thermisches

Rauschen;

Überhorizontausbreitung;

Modulationsfrequenz

siehe

(siehe

Sy-

Grundgeräusch.

siehe

Überhorizontrichtfunk-

verbindung. Überhorizontrichtfunkverbindung; im Richtfunk ist bei normalen Funkfeldern optische Sicht vorhanden, d.h. es besteht direkte Sicht zwischen Sendeund Empfangsantenne. Alle Richtfunkverbindungen, die diese Bedirgung nicht erfüllen, nennt man Ü. Die Überhorizontausbreitung der Strahlen kommt entweder durch Beugunsserscheinungen an der Erdoberfläche, durch Brechungserscheinungen in der Atmosphäre oder durch den Scattereffekt (siehe Scatterverbindung) zustande. Brechungsserscheinungen sind zeitlich sehr inkonstant und kommen für eine ständige feste Nachrichtenübertragung nicht in Frage. Die beiden anderen Effekte gehen ineinander über,

des

120

wobei

bei

Scattereffektes

zunehmender

an

der

Funkfeldlänge

Ausbreitung

wächst.

der

Anteil

Wellenbereich

1: Einteilung

Frequenzbereich

. 30000

. 10000

10000

100

10.

m

30

1000

100

m

100

10

m

i

10

1

m

|

Traditionelle Bezeichnung

Bezeichnung

Längstwellen

Myriameter‚wellen

lt. DIN 40015 und CCIA

30

kHz

Lang

wein

-

wellen

|

LF

Hektometerwellen

i\

MF

Dekameterwellen

ı

HF

3.

30

MHz

Kurzwellen

30.

300

MHz

Ultrakurzwellen

Meterwellen

. 3000

MHz

Dezimeterwellen

Dezimeterwellen

30

GHz

Zentimeterwellen

Zentimeterwellen

300

GHz

Millimeterwellen

Millimeterwellen

| 300

01

0,01

m

i

0,001

m

|

3. 30

VLF :

kHz

m

Gebräuchl, intern. Bezeichnung

Kilometer-

.... 3000

01

| |

Mittelwellen

1

...

Wellenbereiche

.

300 kHz

i1300

0,01

121

m

der

VHF

|!

UHF SHF

|

EHF

Muyosjyung

Tabelle

Einheiten

und

Begriffe

Überreichweitenausbreitung; von einer Ü. oder einem Überreichweitenempfang spricht man dann, wenn die Empfangsfeldstärke von weit entfernten Sendestellen wesentlich über den Werten bei normalen Ausbreitungsverhältnissen liegt. Eine Ü. entsteht durch anomale Bre« chungsund Reflexions-Eigenschaften der Atmosphäre (siehe Duct). Für feste Nachrichtenverbindungen kann diese Ausbreitungsart nicht ausgenutzt werden, da sie nur zeitweise auftritt und starken Schwankungen unterworfen ist. Überreichweitenempfang; siehe Überreichweitenausbreitung. Verzweigungsfilter; siehe Antennenweiche. Vorwärtsstreuung; siehe Scatterverbindung. Wärmerauschen; siehe Grundgeräusch. Wellenbereich; W. sind Frequenzabschnitte, die auf Funkverwaltungskonferenzen international vereinbart werden und die für bestimmte Übertragungsarten zur Verfügung stehen. Es werden grob acht W. unterschieden (siehe Tabelle 1). Winkeldämpfung; die W. oder Winkel- oder Antennenentkopplung ist ein in dB ausgedrücktes Verhältnis der von der Antenne in der Hauptstrahlrichtung erzeugten maximalen Strahlungsdichte bzw. der von ihr aus dieser Richtung empfangenen Strahlungsleistung zu der Strahlungsdichte bzw. Empfangsleistung, die in einem bestimmten Winkel zur Hauptstrahlrichtung abgestrahlt bzw. empfangen wird. Für die Maxima der Nebenzipfel wird die W. auch Nebenzipfeldämpfung genannt. Für einen bestimmten Winkelbereich in Gegenrichtung zur Hauptstrahlrichtung wird die W. auch Rückdämpfung genannt. Winkelentkopplung; siehe Winkeldämpfung. Wirkfläche; siehe Absorptionsfläche. Zirkulator; der Z. oder die Richtungsgabel ist ein mehrarmiges Hohlleiterelement mit der Eigenschaft, bei allseitig reflexionsfreiem Abschluß die Energie nahezu vollständig von einem Arm zum nächstfolgenden Arm zu leiten. Erreicht wird diese Eigenschaft durch Ferrite, die einem magnetischen Feld ausgesetzt sind, wie man sie

122

Funktechnik auch bei Richtungsleitungen*) verwendet. Z. werden vornehmlich bei Antennenweichen*) benutzt.

heute

Zusatzdämpfung; die Z. ist ein Teil der Funkfeld-*) bzw. Systemdämpfung*), die dann berücksichtigt werden muß, wenn durch anomale Ausbreitungsverhältnisse Schwunde*) auftreten oder wenn durch Hindernisse im Funkfeld die Freiraumausbreitung gestört ist. Zwischenfrequenz; die Z. ist die beim Überlagerungsprinzip durch Mischung der Oszillator- und Signalfrequenz gebildete Differenzfrequenz. Sie erlaubt eine leichtere Verstärkung der Signale in mehreren Stufen. In der Richtfunktechnik ist in dieser Frequenzlage eine einfachere Durchschaltung möglich. Zwischenfrequenz-Durchschaltung; quenz.

siehe

Zwischenfre-

Zwischenraster; sind in einem Raster für Richtfunksysterne die Rasterabstände groß im Vergleich zur Modulationsbandbreite, läßt sich u. U, ein zusätzlicher Raster, der um den halben Rasterabstand versetzt ist, mit dem Hauptraster verschachteln. Dadurch können in einem gegebenen Frequenzbereich mehr Übertragungskanäle untergebracht werden.

Schrifttum [1] [2] [3] [4] (65) [6)

Meinke-Gundlach: Taschenbuch der Hochfrequenztechnik, Springer-Verlag 1956. Grünbuch des CCIR, Oslo 1966, Band IV, Teill. Dillenburger, Wolfgang: Einführung in die Fernsehtechnik, Fachverlag Schiele & Schön, Berlin. Gräber, Köhler, Pooch: Richtfunktechnik, Fachverlag Schiele & Schön, Berlin. Bopp» Paul, Taeger: Radar, Fachverlag Schiele & Schön, Berlin. Schmidt, K. O.: Postleitfaden „Funktechnik“.

123

Fachbeiträge

Zuverlässigkeit in der Fernmeldetechnik III Prüfung Erhöhung der

der Zuverlässigkeit — Überlebenswahrscheinlichkeit

Bearbeiter:

Dr.phil.

Rudolf

Kaiser

1. Einleitung In

(siehe

den

früheren Beiträgen

„taschenbuch

der

zu Fragen

der

fernmelde-praxis“

Zuverlässigkeit 1968

und

1969)

waren Probleme der Begriffe und Definitionen, der Mathematik und der Einflußfaktoren besprochen worden, gefolgt von einer praktischen Aufgabe der Systemanalyse, aus bekannten Bauelement-Zuverlässigkeitswerten auf mathematisch-induktivem Wege die System-Zuverlässigkeit zu ermitteln. Offen blieb und bleibt die Frage, wie man zu den für die Rechnung benötigten Werten der Überlebenswahrscheinlichkeit der einzelnen Bauelemente oder Bauteile kommt. Daß dies für größere Anlagen der Nachrichtentechnik, erst recht für Satelliten- oder RechnerSysteme, zu Schwierigkeiten führt, die auf unmittelbarem Wege nicht zu lösen sind, soll das folgende Beispiel zeigen. Wir nehmen an, daß ein während des Betriebes unzugängliches elektronisches Gerät, etwa in einem Nachrichtensatelliten, 3000 elektronische Bauelemente (Widerstände, Kapazitäten,

durchaus

großen

Transistoren,

nicht

hoch

Dioden

gegriffen,

elektronischen

wenn

usw.)

man

enthält.

bedenkt,

Datenverarbeitungsanlagen

Dies

daß

ist

in

mehr

als 10000 bis zu einigen hunderttausend Bauelemente zusammenwirken. Dieses Gerät soll über eine Betriebszeit von 10000 Stunden (das entspricht einem unterbrechungsfreien Betrieb von etwas mehr als einem Jahr) eine Überlebenswahrscheinlichkeit von 99% haben. Unter der schon früher gemachten Annahme einer exponentiellen Lebensdauerverteilung ergibt sich hier ein konstanter Exponent gemäß

Rit) = 0,99 = e’Pt

124

a)

Zuverlässigkeit von p = 10°6/h. Wir nehmen weiter an, daß die Zuverlässigkeit aller verwendeten Bauelemente gleich groß ist und daß wir die durch geschickte Schalttechnik und Redundanzbildung entstandenen Erleichterungen vernachlässigen können, ferner daß die verwendeten Stecker und Lötstellen unendlich gut sind. Dann ergibt sich durch einfache Rechnung die geforderte Überlebenswahrscheinlichkeit des einzelnen Bauelementes aus R5000 = 0,99

zu

R = 0,9999967

(2)

oder 99,99967 %s. Von 300 000 Bauelernenten darf im Mittel in 10000 Stunden nur ein einziges ausfallen, der p-Exponent der Bauelemente würde etwa 10-6/3000 = 0,33- 10-9/h sein. Welche

Folgerung

ergibt

sich

daraus

für

eine

Prüf-

ist

zahlreichen

oder

Meßtechnik? Man erkennt sofort, daß es unmöglich ist, in einer Simulationseinrichtung im Prüffeld der Herstellerfirma 300 000 Stück über eine Zeit von 10000 Stunden hinweg zu prüfen, um am Ende des Jahres dann festzustellen, ob mehr oder weniger als ein einziges dieser Bauelemente ausgefallen ist. Aus dieser Notwendigkeit haben sich einige Verfahren entwickelt, die kurz geschildert werden sollen. Beginnen wir zunächst mit der Technik der Stichproben. 2. Stichproben Die

und

Theorie

der

Stichproben

Einzeldarstellungen

aus

den

in

verschiedensten

Werken

Gebieten

der wirtschaftlichen Fertigung eingehend behandelt worden [1 bis 4]. Zum Verständnis des folgenden soll hier nur kurz auf die Ergebnisse eingegangen werden. Bei jeder theoretischen Untersuchung muß unterstellt werden, daß die betrachteten Bauelemente in bezug auf ihre Ausfallswahrscheinlichkeit

gleichwertig

sind.

Jeder

Ausfall

muß

rein zufallsbedinet sein, alle systematischen Ausfallursachen, wie z.B. fehlerhafte Lieferserie o.ä., müssen als solche erkannt und aus dem betrachteten Kollektiv ausgeschieden sein. Dies geschieht firmenseitig durch strenge Fertigungskontrolle, wobei an wichtigen geeigneten Zeitpunkten

der

Produktion

interne

Zuverlässigkeitsprüfun-

125

Fachbeiträge gen eingeschaltet werden. Eine weitere Schwierigkeit entsteht dadurch, daß alle Lebensdauerprüfungen z.T. verbrauchende Prüfungen sind, d.h. daß ein während der Prüfung ausgefallenes Bauteil dem Gesamtkollektiv verlorengeht. Jede Prüfung an einer Stichprobe, d.h. einem kleinen Teil des Gesamtkollektivs, kann natürlich eine Gesamtprüfung nicht ersetzen. Fallen in einer Stichprobe von n-Stück m-Teile aus, so kann die Aussage abgeleitet werden, daß der tatsächliche Ausfallprozentsatz des Gesamtkollektivs über einem bestimmten Minimalwert und unter einem bestimmten Maximalwert liegt. Man nennt diese

Prozentsätze

die

Vertrauensgrenzen,

das

Gebiet

zwi-

schen beiden Extremwerten den statistischen Vertrauensbereich. Der Abstand der beiden Vertrauensgrenzen hängt von der Wahrscheinlichkeit ab, mit der ein Urteil gefällt werden soll; man nennt diese Wahrscheinlichkeit als Wahrscheinlichkeit dafür, daß eine gewisse statistische Aussage

zutrifft,

auch

Aussagewahrscheinlichkeit.

Hier

liefert die genannte Literatur eine große Menge von Tabellen, Kurven usw., die für verschiedene Aussagewahrscheinlichkeiten (z. B. 90 %, 95%, 99 Ye) in Abhängigkeit von Stichprobenumfang und Ausfallszahl zusammengestellt wurden. Derartige Tafeln sind meist umfangreich, so daß sie für uns und eine’ praktische Überschlagsrechnung nicht in Frage kommen. Wir beschränken uns hier auf einen kurzen Auszug, der alle uns Nachrichtentechniker interessierenden Fälle umfaßt und in [5] enthalten ist. Wir

wollen

wissen,

wie

groß

die

Stückzahl

probe sein und während welcher Zeit bei dieser Stichprobe überprüft werden Wahrscheinlichkeit W mindestens einen zu

können,

d.h.

bemerken

zu

können,

gesamtheit die Ausfallsrate Z hat. Für den Ausfallrate (Exponentialverteilung), wie stets angenommen haben, gilt das bekannte Die Wahrscheinlichkeit W, für genaue Stichprobe von n-Stück ist

Net 126

n

einer

Stich-

t die Lebensdauer muß, um mit einer Ausfall beobachten daß

die

Grund-

Fall konstanter wir sie bisher Poisson-Gesetz. i-Ausfälle einer

(8)

Zuverlässigkeit Nun sind wir weniger daran interessiert, zu wissen, mit welcher Wahrscheinlichkeit genau i-Ausfälle in der Stichprobe auftreten, als vielmehr die Wahrscheinlichkeit dafür daß m oder weniger Ausfälle auftreten. Hier müssen wir die Summe der einzelnen Wahrscheinlichkeiten W, bis W,„ addieren. In dem uns interessierenden Wertebereich ist diese addierte Poisson-Verteilung in der Tabelle1 enthalten. Ein Rechenbeispiel soll uns zeigen, wie diese Tabelle angewendet werden soll. Wir gehen aus von

rer

der

bekannten

oder

Grundgesamtheit

geforderten

von

3000

Ausfallsrate

Einzelelementen,

Z

unse-

welche

Tabelle 1: Glieder ntZ der addierten Poisson-Verteilung W = Wahrscheinlichkeit für mehr als m Fehler in einer Stichprobe von n Stück 20

127

Fachbeiträge ein

System

mit

einer

Gesamt-Ausfallswahrscheinlichkeit

von 10-0/h bilden soll. Wir möchten, daß mit einer Wahrscheinlichkeit W = 95% in der Beobachtungszeit ein einziger Ausfall auftreten soll. Wie groß muß die Beobachtungszeit, wie groß der Umfang der Stichprobe sein? Aus der Tabelle ist für m = 1 und W = 0,95 der ntZWert

von

nt = 4,7.106 (immer

4,7

unter

abzulesen.

Da

Z

Bauelementestunden. der

=

selbstverständlichen

es sich um eine Normalverteilung Bauelementen-Anzahl und Prüfzeit

wir

eine

10°6/h

Stichprobe

von

4700

ergibt

sich

Voraussetzung,

daß

Diesen

ist,

Wert

können

wir

handelt) beliebig auf verteilen. Entnehmen

Bauelementen,

wir diese 1000 Stunden oder 40 Tage lang 47000 genügt eine Prüfzeit von 100 Stunden.

dann

müßten

prüfen; bei Vermindern

wir die Aussagewahrscheinlichkeit auf 0,7, so ergibt sich für m” 1 ein ntZ-Wert von 2,4. Hier brauchte die Stichprobe bei einer Prüfzeit von 1000 Stunden nur 2400 Bau-

elemente zu umfassen. Wichtig ist noch der Wert m = 0; er besagt, daß kein Ausfall beobachtet werden soll. Für eine Wahrscheinlichkeit von W=0,8 und m 0 ergibt sich aus der Tafel ein ntZ-Wert von 1,6. Prüft man also 1600 Bauelemente 1000 Stunden lang und beobachtet mit einer Wahrscheinlichkeit

dabei keinen Ausfall, so ist von 0,8 die Ausfallsrate des

Gesamtkollektivs kleiner als 10-0/h. Der Inhalt der Tabelle dient uns als wertvolle Unterlage für die Überschlagsberechnung der Zuverlässigkeitswerte nachrichtentechnischer Geräte und Systeme. Wenden wir sie auf das vorher angeführte Beispiel an (3000 elektronische Bauelemente, Betriebszeit des Systems 10000 Stunden, Überlebenswahrscheinlichkeit 99%, p-Faktor des Systems 10-6#/h). Wie groß muß der Stichprobenumfang bei einer Wahrscheinlichkeit von 0,9 der Gesamtaussage sein, um mindestens einen Ausfall beobachten zu können?

Die

Tabelle

ergibt

für

W

= 0,9

und

für

m”=1

einen

Wert von ntZ = 3,8. Dividiert man diesen Wert durch die Ausfallsrate des Einzelelementes (0,33 - 10-9/h), so ergibt sich der Wert nt = 11,5-109h. Man erkennt sofort, daß bei diesen extrem hohen Forderungen (die aber für moderne Nachrichtentechnik ganz normal sind!) eine Stichproben-

128

Zuverlässigkeit untersuchung üblicher nichts

anderes

verkürzen.

übrig,

Art

als

ganz

zu

unmöglich

versuchen,

die

ist.

Es

bleibt

Prüfzeit

zu

3. Verkürzte Prüfzeit Bei bekanntgewordenen Verfahren der Lebensdauerprüfung handelt es sich im Prinzip um Prüfungen mit einer Überbeanspruchung der Elemente. Mit besonderen experimentellen Maßnahmen nimmt man sogenannte Beschleunigungskurven auf; durch Extrapolation der bei den verschiedenen Beanspruchungsstufen erhaltenen Lebensdauern schließt man auf die I.ebensdauerverhältnisse bei „normaler“ Belastung. Durch gesteuerte Maßnahmen beschleunigt man zeitlich den Übergang vom Anfangszustand eines Bauelementes zum Ausfallzustand; für diesen gesteuerten

lich zwei 31.

Ausfallmechanismus

Verfahren

Erstes

entwickelt.

wurden

bisher

hauptsäch-

Verfahren

Man setzt die Bauelemente der Stichprobe aus einer Grundgesamtheit von Bauelementen einer von Anfang an über der Normalbeanspruchung liegenden Anfangsbeanspruchung s, aus und prüft zu bestimmten Zeiten die Auswirkung dieser erhöhten Beanspruchung durch Zählen der

ausgefallenen

Exemplare

(angenommen

zu

n).

Nach

und nach fallen immer mehr Bauelemente aus, und man könnte bei dieser gleichbleibenden erhöhten Beanspruchung die Messung so lange fortsetzen, bis das letzte Bauelement ausgefallen sein würde. Dann erhält man eine (etwa glockenförmige) Ausfallsverteilungskurve für die Überbelastung s,. Erfahrungsgemäß ist es ausreichend, nur so lange zu prüfen, bis 50 % des Stichprobenumfangs ausgefallen ist. Die zugehörige Verteilungskurve (Beschleunigungskurve genannt) kann dann für die Überbelastung 5] grafisch dargestellt werden. Eine entsprechende Beschleunigungskurve erhält man durch Wiederholung der beschriebenen Prüfung (d.h. mit neuen Bauelermenten des gleichen Stichprobenumfangs) bei einer noch höheren Belastung 5. Auch hier ergibt sich wieder eine (diesmal

9 Fernmelde-Praxis

129

Fachbeiträge

.

andersartige) Beschleunigungskurve. Steigert man die Belastung in Stufen immer mehr, so ergeben sich Beschleunigungskurven, deren Scheitelwerte zeitlich immer mehr nach links rücken, da bei einer erhöhten Beanspruchung naturgemäß die Ausfälle schneller erfolgen müssen. Stellt man, wie dies in Bild1 geschehen ist, diese Verteilungskurven in einer dreidimensionalen Darstellung maßstäblich zusammen, so ist es möglich, auf die Normalbeanspruchung s, zu extrapolieren und damit wertvolle Aussagen über das Verhalten des Kollektivs unter normalen Betriebsbedingungen zu erhalten. Zusammengefaßt: mehrere Versuchsreihen (welche natürlich gleichzeitig durchgeführt werden können) mit Stichproben gleichen Umfangs, verschieden hohe Überbelastungen (bei der Untersuchung von R z

S

8 "Z SQ 3 X

h77

Do

=>

St 3 2

&

I

5

—

Ertrapolationskurve

N ger fl di

5

__— 04

tb;

tz

tz Zeit

fe

el 7)

Bild1. Lebensdauerprüfung bei verkürzter Prüfzeit Dreidimensionale Darstellung (Kurven der Ausfälleanzahl stehen senkrecht auf der Zeichenebene): Alle 4 Meßreihen beginnen zur Zeit t= 0, Extrapolation gestrichelt

130

Zuverlässigkeit Widerständen beispielsweise statt einer Normalbelastung von 1 Volt Überbelastungen von 2 Volt, 3 Volt, 4 Volt usw.). Bild1 zeigt symbolisch den Extrapolationsvorgang. Dabei können zur Extrapolation auf die „Normalbeanspruchungskurve“ die verschiedensten Werte der Überbeanspruchungskurven

Wert, 3.2.

1%-Wert

Zweites

herangezogen

usw.).

werden

(Medianwert,

10 %-

Verfahren

Bei einem anderen Verfahren steigert man die Belastung stufenweise, wobei die Belastungsintervalle zeitlich konstant gehalten werden. Man setzt die Bauelemente einer Stichprobe eine fest vorgegebene Zeit lang einer AnfangsÜberbelastung aus und zählt nach dieser Zeit die Ausfälle. Die Überlebenden belastet man die gleiche Zeit lang höher und erfaßt wieder die Ausfälle am Ende dieser Zeit. Dies wird so oft durchgeführt, bis das letzte Bauelement der Stichprobe ausgefallen ist (kann man mit einer Normalverteilung rechnen, so genügt es, die Beobachtungszeit bei 50% des Stichprobenumfangs abzubrechen). Man erhält so für die verwendete Zeitdistanz 4t (beispielsweise 1 Tag) einen Punkt der Beschleunigungskurve. Führt man die gleiche Untersuchung mit anderen Zeitintervallen (beispielsweise Steigerung der Beanspruchung erst nach einer Woche) durch, so erhält man andere Punkte der Kurve, die man dann auf den echten Betriebszeitraum (beispielsweise 1 Jahr) extrapolieren kann. 33.

Vorbehalte

Alle Beschleunigungsverfahren müssen mit größter Vorsicht angewandt und interpretiert werden. Kann man stillschweigend annehmen, daß sich durch die Überbeanspruchung der Ausfallsmechanismus nicht grundlegend ändert, so geben die erhaltenen Werte einen guten Hinweis auf das Verhalten bei Normalbeanspruchung. Ergibt die Extrapolation auf Normalbeanspruchung beispielsweise einen 50 %s-Ausfallswert in 10000 Stunden, so kann man auf die Existenz eines p-Faktors von etwa 7.105 schließen. Eine solche Unabhängigkeit des Ausfallsmechanismus von der Beanspruchung ist aber durchaus nicht der Regelfall; dies zeigt schon das einfache Beispiel der Überbelastung eines

9

131

Fachbeiträge Ohmschen (z.B. Schicht-)Widerstandes beim Steigern der angelegten Spannung. Schon bei relativ kurzer Überbelastung kann sich hier der Widerstandswert in negativem Sinne ändern, so daß ein lawinenartiges Ansteigen der Temperatur auftritt. Die Oberfläche kann oxydieren, die überbeanspruchten Kontaktkappen können Zusatzwiderstände ergeben, Lötverbindungen können schmelzen usw. Man

muß

sich

darüber

im

klaren

sein,

daß

Fälle,

in

denen

zwischen Normalbetrieb und Überbeanspruchung ein klar erkennbarer Zusarnmenhang besteht, sehr selten sind und daß Extrapolationen stets mit Vorsicht zu betrachten sind. Ganz besonders: muß man sich vor physikalisch nicht begründbaren Spekulationen hüten. Ein typisches Beispiel dafür ist die Prüfung von Transistoren durch Erhöhung der Außentemperatur. Hier treten Effekte auf, die mit denen bei normaler Belastung und Überbelastung auftretenden nicht zu vergleichen sind und schon oft zu Fehlschlüssen geführt haben. Physik und Chemie sind in elektronischen Bauelementen auch ganz ähnlicher Art z.T. außerordentlich verschieden. 4. Erhöhung der Zuverlässigkeit Die erforderliche hohe Zuverlässigkeit der Bauelemente ist ohne stetige Qualitätskontrolle bei der Herstellung nicht zu erreichen. Es ist notwendig, daß in fast allen Stufen

eines

komplizierten

Fertigungsprozesses

die

Quali-

tätskontrolle einsetzt und ohne Verzögerung Maßnahmen ergriffen werden, wenn es sich herausstellt, daß unzulässige Abweichungen vom „Normalprozeß“ aufgetreten sind. Bei den riesigen Stückzahlen muß man sich stets auf Stichprobenprüfung beschränken, was ein gewisses Risiko einschließt. Bei Lieferungen für hochwertige, mit hoher Verantwortlichkeit belastete Projekte (beispielsweise Satellitensysteme) bleibt nichts übrig, als eine 100 «ige kostspielige Endkontrolle durchzuführen. Es ist klar, daß eine solche nur mit Vollautomaten durchgeführt werden kann. Man soll aber andererseits die Prüf- und Meßmafßnahmen am Endprodukt nicht überschätzen. Sie sind wertlos, wenn nicht schon während der Herstellungszeit des Bauelemen-

132

Zuverlässigkeit tes eine stetige Überwachung stattfindet und bei den verschiedenen Stadien der Produktion eine Sofortkorrektur auch noch so kleiner Abweichungen vom Sollwert erfolgt. Ein Bauelement ist seiner Zielsetzung nach ein auf Massenfertigung abgestelltes Produkt, bei welchem der Hersteller nicht weiß, in welchem System es Anwendung finden wird. Es ist also Aufgabe des Systemplaners, die ihm zur Verfügung gestellten Bauelemente so günstig einzusetzen, daß durch den Zusammenbau von Elementen zu Geräten, Anlagen und ganzen Systemen nicht nur keine Verschlechterung eintritt (beispielsweise durch Wärmestau), sondern sich die guten Eigenschaften der Bauelemente in günstigem Sinne addieren. Das Bauelement muß unter Umweltbedingungen arbeiten, für das es vorgesehen ist; die Geräteentwicklung muß darauf abgestimmt sein. Hierbei muß es selbstverständlich sein, daß die schon erwähnten Zuverlässigkeitsdaten der Steck-, Würg- und Lötverbindungen um mehr als eine Größenordnung besser sein müssen als die der übrigen Bauelemente. Bei Großsystemen mit Hunderttausenden von Bauelementen ergibt sich nach den oben durchgeführten Rechnungen eine Überlebensforderung für die Einzelelemente in der Größenordnung von 10-10/h, eine Forderung, die vielleicht fertigungstechnisch erfüllbar, prüftechnisch aber auch bei größtem Stichprobenumfang kaum noch nachweisbar ist. Es kann also sein, daß in einem solchen hochwertigen System Bauelemente zur Anwendung gelangen müssen, die nicht in allen Einzelheiten bekannt sind. Aus diesen Gründen muß man schaltungstechnisch Möglichkeiten

vorsehen,

um

auch

mit

diesen

Bauelementen

die

hohen Lebensdauerforderungen für das Gesamtgerät erfüllen zu können. Ein wichtiges Mittel zur Zuverlässigkeitserhöhung ist die

Unterlastung

wichtiger

Sicherheitsspanne

eingehalten

ist

aus

allen

Gebieten

der

Bauelemente.

Technik wird.

Dieses

bekannt,

Man

wird

wo

also

Mittel

eine

einen

4-W-Widerstand dort einfügen, wo an einer wichtigen Stelle eine 1-W-Belastung normal ist; so kann man mit hoher Wahrscheinlichkeit erwarten, daß dieser wichtige Bauteil nicht ausfallen wird. Allgemein bekannt ist der

133

Fachbeiträge Begriff der Redundanz. Hinausgehend über den von C. Shannon verwendeten Begriff der Informationstheorie ist hier das funktionsbereite Vorhandensein von zusätzlichen, bis zum Ausfall eines Geräte- oder Systemteils fü! die vorgesehene Funktion nicht unbedingt nötiger technischer Mittel zu verstehen. Für uns als Nachrichtentechniker ist der Begriff Redundanz nichts Neues. So kennen wir

beispielsweise

aus

der

Richtfunktechnik

sich

hier

um

Geräteersatz Funktechnik

und Streckenersatz, die Begriffe Raum-

Je

ob

nachdem,

es

die

Begriffe

aus der allgemeinen und Frequenzdiversity.

eine

im

Bedarfsfall

statt-

findende schnelle Umschaltung (Switching-Technik) oder um eine Parallelschaltung gleichzeitig arbeitender Geräte (Combining-Technik) handelt, ist die Wirkungsweise verschieden.

In

jedem

Falle

aber

ergibt

sich

eine

starke

Er-

höhung der Überlebenswahrscheinlichkeit des Systems. Ist beispielsweise die Überlebenswahrscheinlichkeit einer elektronischen

Einheit

oder

eines

Systems

nur

80%

(das

ist

also ein sehr schlechter Wert), so erhöht sich die Überlebenswahrscheinlichkeit zweier parallel geschalteter Systeme auf 1 — (10,80)? = 0,96 = 96 " (4) und

wird

Es

dadurch

muß

stets

für darauf

die

meisten

Fälle

hingewiesen

tragbar.

werden,

daß

redun-

dante Systeme, Geräte und Anlagen zwar ein hervorragendes Mittel zur Steigerung der Zuverlässigkeit sind, daß aber die damit verbundenen technischen Nachteile stark überwiegen: doppelte bzw. mehrfache Kosten, Raumbedarf, Gewichtssteigerung. Man muß also von der konstruktiven Seite her zunächst dafür sorgen, daß die höchstmögliche Sorgfalt in der Auswahl hochwertiger Bauele-

mente

nannten

angewandt Gründen

wird. nicht

Erst

zum

wenn

Ziele

dies

führt,

aus

den

oben

ge-

muß

auf

redun-

nämlich

der

zusätz-

dante Systeme zurückgegriffen werden. Dabei kann als Zukunftshoffnung die Tatsache in Rechnung gestellt werden, daß durch die starken Fortschritte in der Miniaturi-

sierung

liche mehr

134

die

beiden

letzten

Nachteile,

Raumbedarf und die Zunahme an an Bedeutung verlieren werden.

Gewicht, immer Fortschreitende

Zuverlässigkeit Miniaturisierung,

vor

allem

die

Verwendung

integrierter

Bauelemente, wird aber nicht nur Raumbedarf und Gewicht vermindern, sondern auch die Kosten so weit senken, daß in zukünftigen Systemen, auch der zivilen Nachrichtentechnik, redundante Einrichtungen mehr als bisher Verwendung finden werden. 5. Schrifttum

u) [2] [3] [4) [5] [6]

U.Graf und H.J. Henning: Formeln und Tabellen der mathematischen Statistik. Springer-Verlag 1958, Ausschuß für wirtschaftliche Fertigung: Schriftenreihe Technische Statistik: Mittelwert und Streuung; Abnahme mit Stichproben; Kontrolikarten. Frankfurt/Main 1956. L. von Baranow: Grundbegriffe moderner statistischer Methodik, I, Teil: Merkmalsverteilungen. II. Teil: Zeitliche und kausale Zusammenhänge. S. Hirzel, Stuttgart 1967. B.L. van der Waerden und E. Nievergelt: Tafeln zum Vergleich zweier Stichproben. Berlin/Göttingen/Heidelberg, Springer 1956. K. Steinbuch: Taschenbuch der Nachrichtenverarbeitung. Springer-Verlag 1967. A.H.Schaafsma und F.G. Willemze: Moderne Qualitätskontrolle. Philips Techn. Bibliothek, 4. Auflage 1964.

135

Fachbeiträge

Korrosion Bearbeiter:

und

Korrosionssehutz

Rolf-D.

Kannemann

1. Volkswirtschaftliche Verluste durch Korrosion Korrosionsschäden an metallenen Anlagen stellen erheblichen volkswirtschaftlichen Verlust dar.

einen

So werden [20] etwa 20 bis 30° der jährlichen Weltproduktion an Stahl durch Korrosion zerstört. In Deutschland (BRD) ist ein Jahresdurchschnittsverlust von 1,5 Milliarden (!) DM zu verzeichnen, während die entsprechenden Zahlen aus den USA sich auf 5,5 Milliarden Dollar belaufen [7]. Die Sowjetunion gibt einen jährlichen Verlust von 1 Million Tonnen Metall durch Korrosionsschäden an (Pritulif, Moskau 1950). Nach Prof. Schwenkhagen muß sich eine Stadt von etwa 300 000 Einwohnern mit 1,55 Millionen DM an Korrosionsschäden pro Jahr abfinden. Die Deutsche Bundesbahn wendet jährlich etwa 50 Millionen DM zur Beseitigung von Korrosionsschäden am Eisenbahn-Oberbau auf [7]. Bei der Deutschen Bundespost entfallen etwa 5°/, aller Kabelfehler auf Korrosionserscheinungen [29], was einem Reparaturaufwand von etwa 600 000 DM pro Jahr entspricht. Dabei

ist

zu

erwähnen,

daß

die

Zahl

der

Kabeln erheblich schneller ansteigt, an verlegter Kabellänge entspricht PTT 1955, Bern XXXIII/?).

Korrosionsfehler

an

als es dem Zuwachs (Techn. Mitteilungen

Es sei bemerkt, daß die Angaben über Schäden und Kostenaufwand je nach Verfasser sehr stark schwanken, so daß ein genaues Bild aus der Literatur nur schwer zu entnehmen ist. Nicht vergessen werden dürfen die Folgeschäden wie Wasser- und Gas-Verluste, Bodenverseuchung, Explosionsschäden, Gesprächs-Ausfall-Verluste usw. sowie die gesetzlichen Folgen (vgl. Wasserhaushaltsgesetz $$ 34, 38 sowie VO über das Lagern wassergefährdender Flüssigkeiten).

136

Korrosionsschutz Gefährdet sind neben unterirdischen metallenen Anlagen jeglicher Art (Rohrund Kabelanlagen, Tankanlagen, Erdungsanlagen) auch Schiffskörper und metallene Installationen, bei denen verschiedene Metalle unter Einfluß eines Elektrolyten aufeinandertreffen oder wenn Ströme aus einem Metallteil in eine Flüssigkeit austreten können [1]. Die Kosten für die Schutzmaßnahmen betragen demgegenüber nur etwa 0,1 bis 1%0 der Neubaukosten einer Rohrleitung (beim kathodischen Schutz zwischen 200 und 1000 DM/km zuzüglich Stromkosten von 3 bis 30 DM/ Jahr -km bei alten

bei neuen Leitungen Leitungen).

oder

etwa

200

DM/Jahr

- km

Werden nur die besonders korrosionsgefährdeten Abschnitte einer Leitung geschützt (etwa durch MagnesiumAnoden),

Kosten

für

betragen

den

die

Kosten

Vollschutz.

oft

nur

bis

zu

15%,

der

2. Substanzverlust durch Korrosion 21.

Verlustin

kg

EB

N Hm»

Die durch elektrische Gleichströme abgetragene menge errechnet sich nach dem Faradayschen (Faraday 1834) zu

_

.2.

K

Ww —

StoffGesetz

firat

Q

z»

N

8

RE 1

K:-Q = abgetragene Masse [kg/A - Jahr] Korrosionskonstante = elektrochemisches Äquivalent [mg/As] S i-dt => transportierte Strommenge [Coulomb] oder [As] Atomgewicht des betreffenden Elementes [g/Mol] chemische Wertigkeit des betreffenden Elements

137

Fachbeiträge (Wertigkeit) Metall

++

Pt

Spannungsreihe (Normalpotientale)

t

+16

+14

+P,RO

+0,64

+0,34 +0,17 —0d,l

Potential im Erdboden

kathodisches

—01

Schutzpotential

bei anaeroben Böden Materialabtrag pro Ampere Jahr

15,94

*

35,23

Volumenverlust pro Ampere: Jahr Wichte

glcm’

In

21,4

(spez. Gewicht) KorrosionsKonstante K (elektrochem. Äquivalent)

*)

Der

Abtrag

von

in

Koks

19,3

10,5

2,25

8,8

0,681

0,118

0,032

0,329

oder

Graphit

eingebetteten

troden ist geringer als der Tabelle entspricht! Konstanten nach Stille, Messen und Rechnen

sik (1955)

138

0,0104

in

der

ElekPhy-

Korrosiousschutz

pu**|

Fett

zuttlat**

012

1-04 | —0,76|

met]

—1,55 Mg0 | 1,67 | — 2,40

(—1,28)|

cat”;

ı*

|Dimensior

— 2,87

2,92

[v)

041 | 0,4 | —oaı | 0,5 | - 1,5, 055 | —-06 | -ı12 | —120 11,6 vor

sicht! sicht!

”

Korr.!

_

_ 05\-o8|

0,83

_

—ı2

—21 |(-21)

Volt

Cusos

]

|

_

_

Volt ei]

_

Volt [ 10kg/A - Jahr; y” 77.10-53kg/cm3; Stromdichte S = 1mA/dm? = 1 mA/100 cm2;

d =

_

-S [Imm/ Jahr]

+

10kg/A- Jahr

"7,7. 10-?kg/cm?

1- 10-?A

angenommene

= 1,3-10-?cm/Jahr

100 cm?

0,13 mm/Jahr

Beispiel: Es wurde eine Stromdichte von S = 2,8mA/dm?2 gemessen. Wieviel Material ist nach 6 Jahren, gleichmäßige Stromverteilung vorausgesetzt, abgetragen? Oben wurde für eine Stromdichte von 1mA/dm2 ein Materialabtrag von 0,13 mm/Jahr errechnet. Also: d = 24.

0,13 mm/Jahr - 2,8. 6 Jahre Berechnung korrosion

der d-

Rs

=

2,2 mm.

Zeit dp

t

bis

rei

t=

142

in der Formel der Menge des

Fe ++

Wandstärke d = 0,5 mm; spez. Gewicht Korrosionskonstante K = 0,29 mg/As; Stromdichte S = 0,1 A/cm?2;

=

Durch-

F

Die Korrosionsgeschwindigkeit ist, was nicht zum Ausdruck kommt, abhängig von transportierten Sauerstoffs. Beispiel:

zur

y”

7,7 g/cm3

0,5 mm - 7,7 g/cm® = 13,25- 10? sec 0,29 mg/As - 0,1 A/cm?

3h 40 min 48 sec

3. Arten und Ursachen der Korrosion Die elektrochemische Korrosion beruht auf einer Elementbildung, wobei die treibende EMK sowohl innerhalb des Elements (z.B. galvanisches Element) auftreten oder auch von außen eingeprägt werden kann (Streustrom). 31.

Galvanisches

Element

Sehr häufig ist die Korrosionsursache die Bildung eines galvanischen Elements. Dieser Fall ist immer dann gegeben, wenn zwei verschiedenartige Metalle unter Einfluß eines Elektrolyten (z. B. Bodenfeuchtigkeit) miteinander reagieren. Einfachsies Beispiel dafür ist die Taschenlampenbatterie, deren Zinkbecher im Laufe der Zeit korrodiert. Der elektrochemischen Spannungsreihe (s. Tabelle 1) entnimmt man, daß sich zwischen Zinkbecher und Kohlestab eine Spannung von 1,4V einstellt. Das elektrochemisch negativere Material bildet in bezug auf den äußeren Stromkreis immer den negativen Pol. Unter der Annahme, daß

der

Strom

von

Kohlestab +O64y---

+

nach

—

fließt,

bildet

sich

innerhalb

+

Zinkbecher 0767 Elektrolyt NHa CL Depolarisator

Treibende Spannung: 14V +064V- (-076V)=1740VI

MnO, 2

Bild 1. Leclanch&-Element

Der Minuspol des galvanischen Primärelements wird anodisch korridieren. Treibende Spannung: — 0,76 V— (+0,64 V)=14V

143

Fachbeiträge

= N

”

&

Kabel oder Leitung (Pb, Fe, Al)

|

Ph

Elektrolyt: Bodenfeuchtigkeit

Il

8Ss g X Cu

Cu-Erder

Jreibende Spannung: Q45V

"g12V- (+ 034V)=]046V]

Bild 2. Galvanisches Element

des Elements ein Stromfluß vom Zink zur Kohle. Das Zink stellt dabei die Anode und der Kohlestab die Kathode dar. „Anode“ ist gleichbedeutend mit Stromaustritt, der nach dem Faradayschen Gesetz mit Materialabtrag verbunden ist. Die abgetragene Masse lagert sich an der Kathode wieder an (Galvanostegie!). Ein typischer Fall einer derartigen Elementbildung ist z.B. beim Zusammentreffen von Bleikabeln mit Kupfererdern gegeben. Das Blei wird zur Anode und dabei aufgelöst. Die Tatsache, daß sich das elektrochemisch negativere Element unter gleichzeitiger Bildung eines als Schutzschicht wirkenden Überzuges auf dem elektrochemisch positiveren Element auflöst, läßt sich zum Schutz des positiveren Elements benutzen (s. Bild 5). Die durch Y-förmige Ausfressungen erkennbare, früher fälschlich „Phenolkorrosion“ benannte Zersetzungserscheinung ist ebenfalls der galvanischen Elementbildung zuzuordnen [49, 50, 51]. In Böden geringer Leitfähigkeit sind anodische und kathodische Bezirke gleichmäßig über die Oberfläche verteilt, wobei die kathodischen Bezirke größer sind als die anodischen Bezirke. Eine Verschiebung dieser Bezirke ist möglich (Flächenkorrosion).

144

Korrosionsschutz Je niedriger der spez. Bodenwiderstand o ist, um so größer sind die kathodischen Bezirke. Liegen anodische und kathodische Bezirke so eng aneinander, daß keine Ausgleichsströme mehr festzustellen sind, handelt es sich um Lokalelemente. Es

gilt

die

Je größer

„Bauersche

das

Flächenregel“:

Verhältnis

kathodische größer ist

Fläche / anodische Fläche die angegriffene Fläche sowie

ist,

desto

32.

Konzentrations-Element

Angriffstiefe Gegeben

auf

sei

der

ein

Material bestehende

anodischen

Gefäß,

in

Elektroden

Fläche

das

zwei

die

[11]. aus

gleichartigem

in eine gemeinsame

Elek-

trolytflüssigkeit tauchen. Lediglich durch ein Diaphragma (poröse Tonwand) getrennt, weist die Flüssigkeit rechts und links der Trennwand unterschiedliche Konzentrationen auf (Bild 3). Auch in diesem Falle ist eine Spannungsdifferenz und damit

nerhalb dann

ein

mit

Materialabtrag

der Zelle

gegeben,

nachweisbar.

wenn

eine

verbundener

Stromfluß

in-

Dieser Fall ist in der Praxis

Leitung

über

viele

km

durch

Böden unterschiedlicher Konzentration und unterschiedlichen ph-Wertes läuft. Die entstehenden Ausgleichsströme werden als Rohreigenströme oder Langstreckenströme (long-line-currents) bezeichnet. Die gefährlichen anodischen Gebiete treten bevorzugt in Kalkböden auf.

Kabel oder Leitung

Ph

Pb | Diaphragma Bild 3. Konzentrations-Element

10 Fernmelde-Praxis

145

Fachbeiträge 3.3.

Streuströme

Der

dritte

eine

Korrosionsfall

elektrolytische

eingespeist wird. (Eine Korrosion ist stellt worden. Selbst quenz,

162/3

bis

ist

Zelle,

50 Hz,

in

im

die

Modell

von

gegeben

außen

durch

Gleichstrom

bisher nur bei Gleichstrom festgebei Wechselstrom technischer Fre-

konnte

eindeutig

keine

auf

Wechsel-

strom beruhende Korrosion nachgewiesen werden [53, 54]. Anderslautende Angaben italienischer Autoren konnten nicht bestätigt werden.) Die Elektroden können aus gleichem oder unterschiedlichem Material sein. Der Streustromkorrosionsfall ist z. B. gegeben, wenn die Rückströme einer Straßenbahn nicht oder nicht ausschließlich die Schienen, sondern eine parI —,

I _——

+

700A

\o

_r

—e IS | soov ——

S

A‘ _kl

\

Ne

|

I=5A

er

‚Schiene

T-0054 005A

anodischer Bezirk

t

ed

4

R=0182/km

y

4 A=NOR Ie5A

7 Fernmeldekabel

großer

kalhodischer Bezirk

x LK

SK

S

8

*

S

Fahrdraht R=032/km

4707

N

8

rn

Ur (Schiene-Erde)

U (Kabel-Erde) Iz Fremdstrom im Kabel

Bild 4.

146

Elektrolytisches

Element,

verteilung

Strom-

und

Spannungs-

Korrosionsschutz allelführende Leitung benutzen (vgl. „taschenbuch der fernmelde-praxis“ 1968, S. 482). Die Streuströme, die dort, wo sie aus der fremden Leitung wieder austreten, Zerstörungen verursachen, können bis zu einigen 100A betragen.

Ist, wie Bild4 zeigt, der negative Pol des Generators geerdet, so bedeutet das Korrosionsgefahr in der Nähe der Unterwerke und der Rückleiterkabel. Wird der positive Pol geerdet, so tritt Korrosion vor allem an den Ausläuferstrecken auf. Streustromerzeuger können alle Gleichstromanlagen, u.a. auch Korrosionsschutzgeräte, sowie häufig Gleichstrom-Schweißanlagen sein. Wird bei Obus-Anlagen aus Gründen des Berührungsschutzes eine Fahrleitung geerdet, so bedeutet auch das erhöhte Korrosionsgefahr. 3.31.

Polung der Amtsbatterie lungsstellen

in

Vermitt-

Wie bekannt, wird in Fernmeldeanlagen der positive Pol der Batterie geerdet. Das soll verhindern, daß die zahlreichen Cu-Wicklungen der Relais usw. zur Anode werden und korrodieren (das Öl-Leinen der Isolation enthält gewisse Elektrolytfeuchtigkeit und kann einen Nebenschlu3 nach Masse bilden). Die Mehrzahl der Wicklungen liegt damit auf negativem Schutzpotential. Man nimmt dabei in Kauf, daß sich auf der Wicklung ein im Laufe der Zeit mehr und mehr leitender Überzug bildet, der bei hohen Spannungen zum Kurzschluß der Wicklung bzw. der Batterie führen kann. Aus diesem Grunde muß bei hohen Spannungen (212 V-Anodenbatterie) der negative Pol geerdet werden. 34.

Mikrobiologische

Korrosion

V. Wolzogen/Kühr haben 1933 festgestellt, daß bestimmte Boden-Mikroorganismen (sporo vibrio desulfuricans) bei sauerstoffarmen (anaeroben) Böden mit einem pH-Wert von 5,5 bis 9 sulfatreduzierend und damit durch die damit verbundene Schwefelwasserstoffbildung korrodierend wirken können, z.B. bei Eisen. Diese Korrosionsart gehört ebenfalls zu der elektrochemischen Korrosion. Man findet

10°

147

Fachbeiträge derartige Vorgänge sie sind erkenntlich

besonders in Nordsee-Küstengebieten, am typischen H,S-Geruch.

Bodenzusammensetzung der Korrosion Bei konstanter Spannung wird der Strom und damit der Materialabtrag um so größer, je kleiner der Widerstand in der Elektrolyt-Strombahn wird. Folgerung: Böden mit

35.

Einfluß auf die

Tabelle Art

des

2:

Spannungen

Elements

Belüftungs-Element Streuströme

spez. Bodenwiderstand e [Om] 10—

20

20—

50

50—100 100—200 >

200

3:

Elementen

Spannung

Thermisches Element Konzentrations-Element Galvanisches Element

Tabelle

von

Bodenarten

etwa etwa etwa etwa etwa etwa

und

[V]

0,001 0,010-0,1 1,0 (Daniell) 1,5 (Leclanche) 1,0 10,0

ihre

Aggressivität Besonders

bei einem pH-Wert bei Fe Pb von

Bodenart Bezeichnung

Auswirkung

blauer Ton, kolloidale Verteilungen

sehr stark aggressiv

4

aggressiv

6,0—6,5

4,5—6,5

mäßig aggressiv

8,5

4,5—6,5

aggressiv

085

456,5

nicht aggressiv

6,5—8,5

6,5—8,5

Mergel, feuchter Torf, Moor Mergel, trockener Lehm,

Torf

Ton,

feuchter Sand trockener Sand, Kies, Fels

gering

—6,0

4

-4,5 8,5

Tabelle Staat

Gesellschaft

Dänemark Italien

4:

Gleichstrom-Voll-Bahnen

Fahrdrahtspannung [V]

Bemerkung

DSB FS

1500 3000

Schienenübergangswiderstand

Niederlande

NS

1500

Isolierte Schienen

Spanien

R.E.N.F.D.

Belgien Frankreich CSSR

S.N.C.B. S.N.C.F.

3000 1500 3200 1500 3000

S-Bahn

DR

Polen

PKB

Indien

S-Bahn

Berlin Hamburg

3000

R,

= 0,02 Ohm/km

Potential Schiene/Erder 1—10 V Isolierte Schienen, Isolierte Schienen

Schienenpotential

5-20 V

3000

DB-

1500 800

1200

+ an

Fahrschiene,

R,

brauch beim Anfahren + an Fahrschiene Als Richtwert gilt:

= 0,022 Ohm/km; eines

Stromver-

Vollzuges:

4800 A

verschweißtes Gleis, R,, = 0,014 Ohm/km Gleis mit Stoßverbindern: Rı = 0,016 — 0,020 Ohm/km R,

= 0,258—0,265 Ohm/km

6

zum Vergleich: Fernsprechkabel R,

= 1—2 Ohm/km

Bei isolierten Kabelabschnitten soll die Abschnittslänge 50kOhm/V

benutzt

muß

ein

werden.

hochohmiges

Ein

Röhren-

voltmeter (R, etwa 10 MOhm) empfiehlt sich bei Messungen auf Pflastersteinen, auf die die Elektrode direkt aufgesetzt wird. Messungen auf Teer und Asphalt sind nicht möglich, da diese Stoffe Isolatoren sind!

165

Fachbeiträge 82.

Rohrstrom/KabelmantelstromMessung

[I7,

29]

Das Verfahren dient zur Ermittlung der Stromaustrittsstellen bei Streuströmen (Langstreckenströmen). An zwei etwa 50 bis 200 m entfernten Stellen wird mittels Voltmeter der Spannungsabfall und mittels Ohmmeter oder Meßbrücke der Mantelwiderstand des Leitungsstückes gemessen (bzw. errechnet). Aus den Ergebnissen beider Messungen ergibt sich der Rohrstrom I gemäß I=U/R. Jede (Rohr-)Leitung ist gefährdet, wenn die Dichte des aus dem Rohr zum Boden austretenden Stromes 0,75 mA/ dm? erreicht! 83.

Messung des spezifischen widerstandes o

Boden-

Für die Messung des spezifischen Bodenwiderstandes kommen in der Praxis zwei Verfahren in Betracht: a) Methode nach Wenner, b) Methode nach Schlumberger. Beide Verfahren verwenden vier in einer Geraden angeordnete Erdspieße (Sonden), wobei jeweils in die äußeren Sonden ein Strom eingespeist wird, während an den mittleren Sonden die entstehende Potential-Differenz abgegriffen wird. Die Erdübergangswiderstände R, brauchen weder bei den stromführenden äußeren Elektroden noch bei den inneren Potential-Sonden bekannt zu sein, da sie in keinem Fall in die Berechnung des spezifischen Widerstandes eingehen. Eine Messung von E sollte niemals kurz nach Regenfällen durchgeführt werden, da dann leicht zu niedrige Widerstandswerte vorgetäuscht werden! Rohrleitungen und Kabel, die parallel zur Meßanordnung (Linie der Erdspieße) verlaufen, verfälschen das Meßergebnis in der Art, daß zu kleine Werte für o ge funden werden. Es ist dann zweckmäßig, Messungen parallei und senkrecht zur Rohrleitung bzw. zum Kabel auszuführen.

166

Korrosionsschutz Tieferliegende Bodenschichten können bei beiden Verfahren erfaßt werden, wenn die Elektroden einen hinreichenden Abstand untereinander haben. Tiefenschichten werden

dann

Elektroden Mächtigkeit

erfaßt,

Es ist darauf zu den Sonden keine Deshalb sollten die ausgelegt

wenn

der

Abstand

voneinander das Zweibis der Bodenüberdeckung beträgt.

der

äußeren

Dreifache

der

achten, daß die Zuführungskabel zu unnötigen Induktivitäten enthalten. Kabel stets abgetrommelt und bifilar

werden.

Um Polarisationserscheinungen im Boden zu vermeiden, wird als Spannungsquelle eine Wechselspannungsquelle von etwa 100 Hz verwendet. Die Bodenwiderstandsmessungen sollen möglichst in Abständen von 500 bis 1500m durchgeführt werden sowie an jeder Stelle einer sichtbaren Bodenveränderung. Weniger gebräuchlich ist die Bestimmung des speziflschen Bodenwiderstandes mit der Soil-Box (Bodenmeßzelle) [17], das mit nur zwei Elektroden arbeitende Verfahren nach Shepard [17] oder eine Strom-Spannungsmessung

mit

vier

Elektroden

(in

diesem

Potential-Sonden Cu/CuSO,-Elektroden Das gleiche gilt für das Verfahren nach Methode des Haberschen Rahmens. 831. Die

Das

Fall

sind

als

zu verwenden). Michalke und die

Wenner-Verfahren

Meßanordnung

zeigt

das

Bild

15.

Merkmal

des

Ver-

fahrens ist, daß die Sondenabstände untereinander gleich sind. In der Praxis sind üblich Abstände zwischen a=05m und a = 3,20 m, meist a = 1,0 m. Es empfiehlt sich, die Sondenzuleitungen mit Markierungen zu versehen, die als Maßstäbe dienen (Vorschlag Ing. Schäfer, Ffm.). Die Eindringtiefe der Sonden soll, da vorhanden sind, t=1/3a betragen. Der einen

Mittelwert

dar,

der

etwa

dem

Tiefe a entspricht. Der spezifische rechnet sich nach der Formel

drei Abschnitte Meßwert stellt

Widerstand

in

Bodenwiderstand

der

be-

e=2'n-a-R[Qm] 167

G

Fachbeiträge

7

DEN

77

Tiefe max. V3a,

ALRE

?

7

Bild 15. Bodenwiderstandsmessung

a

=

R

=

Sondenabstand

= 1000) Widerstand gerät (z.B.

[m]

(bei

a=1,6m

a LT

nach Wenner

wird

2-z-a-R

[Q], auf einem KompensationsmeßGeohm) abgelesen.

Aus dem Produkt a-R lassen sich einige Schlüsse hinsichtlich der Bodengestaltung ziehen. So gelten folgende Regeln: a)

Bleibt bei Veränderung des Sondenabstandes a Produkt a-R =const,, dann ist der Untergrund mogen;

das ho-

b) wird bei Vergrößerung des Sondenabstandes a das Produkt a-R kleiner, dann ist in einer dem Abstand a gleichen Tiefe eine besser leitende Schicht vorhanden; c) wird bei einer Veränderung des Sondenabstandes a das Produkt a-R größer, dann ist mit schlechter leitenden Schichten zu rechnen. Ableitung der obigen Das Potential eines Bezugspunkt beträgt

Formel: Halbkugelerders

gegenüber

einem

.e1..

rg.

r

Ist im leitenden Halbraum der Abstand eines Punktes von der Eintrittsstelle des Stromes r, und von der Austrittsstelle r, entfernt, so beträgt das Potential

168

Korrosionsschutz

o-I

99,

arı\n

1

—

rn

l

"

—a

Hieraus

folgt,

wenn

e”

U

e=2:naı

gesetzt

wird,

=2.nr-a'R

[%: m]

Man sieht, daß bei zunehmendem Abstand a die Spannung U linear kleiner wird. Aus diesem Grunde — ebenso wegen einer möglichen Verfälschung durch Streuströme — kann bei großem Sondenabstand a die Spannung nicht mehr hinreichend genau gemessen werden. Beispiel: a)

Gegeben Es ergibt

oe ” 100 Om; I=100mA; sich eine Spannung I-o

__100-

UyzaT

a=10m

10-?A - 100 2m

a atom

Dieser Wert ist als Spannungsabfall Elektroden noch gut zu messen.

b) Gegeben

go = 100 Qm;

(entsprechend 1 km)

einern

_ I:e Unna

I-100mA;

Abstand

der

an

den

a = 333,33 m

äußeren

inneren

Sonden

von

_ 100-10-A-1000m ,_ 2.7 333,33 m =418mV

Dieser Wert ist als Spannungsabfall Elektroden nur schlecht zu messen. c) Gegeben

V

oe”

10

I=

1

Mio Om mA

an

den

inneren

(Granit, Gneis, GletscherGestein) (hochohmige Spannungsquelle!)

169

Fachbeiträge a = 333,33 m

U 8.3.2.

=

(äußerer

lkm)

Elektrodenabstand

I-o 1-10-37A - 10 10% 2m oe, -=478V. 2. na 2.7-333,33 m

Verfahren

nach

Schlumberger

[65]

Im Gegensatz zu den Außenelektroden sind beim Schlumberger-Verfahren die inneren Potentialsonden eng benachbart (meßtechnischer Vorteil!) (s. Bild 16). Der Wert für den spezifischen Bodenwiderstand ge EIgibt sich gemäß

_n-U [12--b8 e-yıa\lo bzw.

wenn

b20 mA ermittelt. Es ergibt sich

_@:n_:G:n

L=

"ki

”

_2:1A-Jahr-05 0.02 A

_

= 50 Jahre

Beispiel: Die Lebensdauer sei 15 Jahre, es werden 9-kgGraphit-Anoden verwendet. Wieviel Anoden sind bei einem Schutzstrom von 3A erforderlich? Ko. "1kge/A. Jahr Also:

G

_LKI_

n

1-3 A -15 Jahre

A-Jahre

=4ökg, 173

Fachbeiträge da ein Anodenkörper erforderlich!

9kg

wiegt,

sind

n = 45/9 =5

Anoden

10. Schrifttum 10.1. Allgemeines, Kostenfragen [1] Schwenkhagen: Schäden durch elektrolytische Korrosion, „Der Maschinenschaden“ 1956, S. 161. [2] vögtli: Statistische Untersuchungen über Bleikabelkorrosion, Techn. Mitt. schweiz. PTT 1957, S. 484. [3] v. Baeckmann: Statistik kathodisch geschützter Rohrleitungen, GWF 1962, S. 157. [4 Pohl: Begriffserläuterungen für den kathodischen Korrosionsschutz, GWF 1960, S. 216. [5] Reuter: Kosten des kathodischen Schutzes, GWF 1962, 9.2, [6] Kannemann: Demonstrationsmodelle zur Starkstrombeeinflussung, Zeitschrift für das Postund Fernmeldewesen, 1967, S. 616. [7] Waeser: Korrosionsprobleme, Werkstoff und Korrosion, [8] [9]

1953,

S. 437.

Eggert: Lehrbuch der Physikalischen Chemie, HirzelVerlag, Leipzig 1948. Jander/Wendt: Einführung in das anorganisch-chemische Praktikum, Hirzel-Verlag, Stuttgart 1954.

102. Elektrochemie, Bodenbeschaffenheit {10] Pourbaix: Anwendungen der Elektrochemie auf Korrosionsuntersuchungen, Werkstoff und Korrosion, 1954, S. 433, [11] Klas: Die Grundlagen der Elektrochemie der Korrosion und des elektrochemischen Korrosionsschutzes, GWF 1961, S. 393. [12] Steinrath: Die chemische Untersuchung der Böden zur Beurteilung ihres korrosions-chemischen Verhaltens, GWF (13] [14] [15] [16]

1960,

Heft

7.

Haber/Goldschmidt: Der anodische Angriff des Eisens durch vagabundierende Ströme im Erdreich und die Passivität des Eisens, Zeitschrift Elektrochemie, 1906, S. 49. v. Baeckmann: Einflußgrößen auf den elektrischen Bodenwiderstand und seine Bedeutung für den Korrosionsschutz, GWF 1960, S. 1265. Eingrieber: Über die Untersuchung von erdverlegten Rohrleitungen auf Korrosionsgefahr, GWF 1958, S. 157. Sulmeyer: Über die biologische Eisenkorrosion, Werkstoff und Korrosion, 1957, Heft 7.

10.3. Korrosion und Korrosionsschutz [17] Parker: Rohrkorrosion und kathodischer Schutz, Verlag, Essen 1963. (18) v. Baeckmann: Kathodischer Korrosionsschutz, 1965

174

VulkanRuhrgas

Korrosionsschutz 119] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26]

137] [38] [39] 10.4.

[40] [41] [42]

Tödt: Korrosion und Korrosionsschutz, Berlin 1961. Kirsch: Korrosion und Korrosionsschutz, Zeitschrift Bohrtechnik, Brunnenbau, Rohrleitungsbau, 1959, Heft 7. Lepper: Kathodischer Schutz. Grundlagen und Anwendung, Industrieanzeiger 1962, S. 405. Gländer/Wanser: Korrosion und Korrosionsschutz bei Bleimantelkabeln, ETZ-B, 1968, S. 307. Bierenbrodt/Horras/Nierhaus: Zur Ermittlung des Einflusses eines Folienschlauches auf den kathodischen Schutz einer Rohrleitung, ETZ-A, 1964, S. 40. Jaeschke: Korrosionsschutz für metallene Kabelmäntel, Siemens-Zeitschrift 1960, S. 813. Steinrath: Der kathodische Schutz von Rohrleitungen, Zeitschr. „Erdöl und Kohle“, 1954, S. 647. Steinrath: Kathodische Schutzverfahren und Anwendung zum Schutz erdverlegter Rohrleitungen, Zeitschr. Metalloberfläche, 1952, Heft 6a. Tiebel/Fleischmann: Kathodischer Außenund Innenschutz von Wasserleitungen, ETZ-B, 1961, S. 517. Tiebel: Korrosionsentstehung und -Bekämpfung an erdverlegten Rohrleitungen, ETZ-B, 1959, S. 217. Ortmann: Korrosion und Korrosionsschutz von Fernmeldekabeln, Zeitschr. Der Ingenieur der Deutschen Bundespost, 1958, Heft 3. Riedel: Elektrischer Korrosionsschutz der im Erdreich verlegten Kabel und Rohre, ETZ-A, 1956, S. 129. Morgan: Cathodic Protection, London 1959. Wolf: Einrichtung von Korrosionsschutzanlagen mit Fremdstrom, GWF 1956, S. 100. Bruls: Kathodischer Schutz von Erdleitungen, Zeitschr. Gas 1952. Bess: Die Anwendungsgebiete des elektrischen Korrosionsschutzes, Siemens-Zeitschr. 1958, S. 328. Klas/Heim: Lokalisierung von Korrosionsschäden an erdverlegten Rohrleitungen, GWF 1957, Hefte 44 und 46. Ryder: Aus der amerikanischen Praxis des kathodischen Schutzes gegen die Korrosion von Freileitungsmasten, Archiv für Energiewirtschaft 1958, S. 735. Sperling: Elektrischer Korrosionsschuiz, Siemens-Zeitschrift 1961, S. 400. Wolf: Kathodischer Korrosionsschutz, Bau und Betrieb von Fremdstromanlagen, GWF 1962, S.2. Bierenbrodt: Kathodischer Schutz von unterirdischen Anlagen, Technische Akademie Wuppertal 1961. Streuströme

und

Gleichstrombahnen

Poschenrieder: Bau und Instandhaltung von Oberleitungen elektrischer Bahnen, München 1904. Michalke: Die vagabundierenden Ströme elektrischer Bahnen, Braunschweig 1904, Michalke: Über den Verlauf der Rückströme der Straßenbahnen, ETZ 1902, S. 208,

175

Fachbeiträge [43) [44] [45] 146] 147] [48] 10.5.

[49]

10.6.

[52] 10.7.

f53] 154] 10.8.

155] 156] [57] 10.9.

[58]

159) [60] 176

Buschbaum: Bericht über Erdstromuntersuchungen in Marne/Holstein vom 18.5.1917, Berlin 1917. Jansa: Schutz von unterirdischen Kabelleitungen gegen Korrosion durch Fremdströme, Deutsche Eisenbahntechnik 1960, S. 67. MüllerjRichter: Korrosion durch Fremdströme, Bericht Nr. 47 des Instituts für Energetik, Halle/Saale. Werner: Aktiver Schutz bei Gleichstrombahnen durch günstige Verlegung der Rückleitung,. Zeitschr. Elektrische Bahnen, 1954, S. 165/196. Heim: Die Streustromkorrosion, Ursache und Bekämpfung, GWF 191, S. 901. Hartmann: Korrosion und Gleichstrombahnen, SVGW 1952,

Heft

5.

sog. „Phenol“-Korroslion (vgl. auch 10.3.) da Fano: Die katalytische Wirkung des Phenols bei der Korrosion von Bleikabeln, Telegrafen- und Fernschreibtechnik, Band 21, S. 267. Ipoly: Zur Klärung der Frage der Phenol-Korrosion, Techn. Mitt. schweiz. PTT 1952, S.1. Stolze: Beitrag zur Klärung der Phenol-Korrosion, fernmelde-praxis 1962, S. 93. Schutz von Aluminium N.N.: Schutz von Aluminium, Galvanotechnik

1966,

S. 366.

Wechselstromkorrosion Schwenkhagen: Beitrag zur Frage der Wechselstromkorrosion, Werkstoffe und Korrosion, 1955, S. 63. Fuchs/Steinrath/Ternes: Untersuchungen über die Wechselstromkorrtosion von Eisen als Funktion von Stromdichte und Frequenz, GWF 1958, Heft 2/4. Opfer-Anoden Sautner: Korrosionsschutz durch gegossene MagnesiumAnoden, ZVDI 1954, Heft 28. Rausch: Kathodischer Schutz mit Magnesium-Anoden (Kathoden) gegen Erdbodenkorrosion, GWF 1954, S. 416. Pickelmann: Kathodischer Korrosionsschutz, Bau und Betrieb von Schutzanlagen mit galvanischen Anoden, GWF 1962, S. 917. Messung und Planung Reinhardt: Registrierende Meßverfahren zum Bestimmen von korrosionsgefährdeten Kabelabschnitten, VDI-Forschungsheft 402. Kallmann: System zur Kontrolle vagabundierender Ströme elektrischer Bahnen, ETZ 1899, S. 163. v. Baeckmann: Strombedarf, Potentialverteilung und Schutzbereich bei kathodischem Korrosionsschutz von Rohrleitungen, GWF 1963, S. 1237.

Korrosionsschutz 161]

Ettinger: Planung und Ausführung von Korrosionsschutzanlagen, Neue Deliwa-Zeitschrift 1959, S. 311. Eving: Potentialmessungen zur Bestimmung der Anforderung an den kathodischen Schutz, corrosion 1951, Nr. 7. [63) Neumann: Probleme beim Messen des Erdungswiderstandes, ETZ-B 1966, S. 72. {64] Wenner: Method of Measuring Earth Resivity, Bur. Stand. Bull Nr. 258/1918. [65] Thiele: Die Wassererschließung, Vulkan-Verlag Essen 1952. [66) Schwenck: Kritische Potentiale in der Korrosionschemie und ihre Messung, Werkstoff und Korrosion 1968, S. 741. [67} Risch: Verfahren zur Prüfung eines Inhibitors gegen Chlorid-Korrosion an unlegierten Stahl, Werkstoff und Korrosion 1968, S. 756. [68] Bohnenkamp: Gasvolumetrische Messung der atmosphärischen Korrosion, Werkstoff und Korrosion 1968, S. 792. [68a] Beran: Stromdichte- und Spannungsmessungen an nichtrostenden Stählen in aktivierenden Medien, Werkstoff und Korrosion 1968, S. 769. [68b] Horras/Nierhaus: Verfahren zur Berechnung der an Straßenbahn-Schienennetzen auftretenden Spannungsab(62)

fälle.

ETZ-A,

Heft

20/1963.

10.10. [69] 170) [71] [72]

Ssammelwerke, Vorschriften, Normen ETZ-A 1956, H. 1, Korrosionsheft, ZFGW-Verlag Ffm., Sarmmelmappe Korrosionsschutz. VDE 0115/3.65 Bestimmungen für elektrische Bahnen. VDE 0150/3.65 Leitsätze zum Schutz von Rohrleitungen und Kabeln gegen Streustrom aus Gleichstromanlagen. [73] FBO 16 B Korrosionsschutz. 174] FBO 17, $23 Unterhalten von Schutzanlagen gegen Beeinflussung durch Korrosion. {75] DIN-Blätter 19260 pH-Messung. [76] DIN-Blätter 50900 Korrosion der Metalle. [77] DIN-Blätter 50901 Prüfung metallischer Werkstoffe, Korrosionsversuch im Erdboden in Abwesenheit von elektrischen Streuströmen. [78) DIN-Blätter 50910 Prüfung metallischer Werkstoffe: Einflußgrößen und Meßverfahren bei der Korrosion im Erdboden in Gegenwart von elektrischen Streuströmen. [9] FTZ-Richtlinie 699 D 801 Empfehlung zum Schutz unterirdischer Kabel gegen Korrosion. [80] FTZ-Richtlinie 699 D 802 Empfehlung zum Schutz unterirdischer Kabel gegen die Einwirkung von Gleichströmen aus Bahnanlagen. [81] AfK-Empfehlung Nr. 2: Beeinflussung von unterirdischen metallischen Anlagen durch kathodisch geschützte Rohrleitungen und Kabel. [82] AfK-Empfehlung Nr. 3: Maßnahmen bei Bau und Betrieb von Rohrleitungen im Einflußbereich von Hochspannungsfreileitungen. [83] AfK-Empfehlung Nr.4: Empfehlung für Verfahren und Kostenverteilung bei Korrosionsschutzmaßnahmen gegen Streuströme aus Gleichstrombahnen. (AfK = Ausschuß für Korrosionsfragen)

12 Fernmelde-Praxis

177

Fachbeiträge

Kabelschächte in Kabelkanalanlagen Bearbeiter:

Günter

Ebbeler

1. Einführung Kabelschächte (KSch) sind unterirdische Bauwerke in Kabelkanalanlagen (KK-Anlagen). Sie werden an Endpunkten von Kabelkanälen (KK) [1, 2] angeordnet, um Röhrenkabel in Kabelkanalzüge (KK-Züge) einbringen, Montagearbeiten an Kabeln unterbringen ausführen und sonstige Kabelausrüstungen zu können. Nach Größe und Ausführung wird zwischen KSch, Kabelkleinschächten und Abzweigkästen (AzK) unterschieden. Im Laufe der Zeit beim Bau von KSch gesammelte praktische Erfahrungen haben ihren Niederschlag in genormten KSch-Bauweisen, -Formen und -Größen

Zur

für

KK

gefunden.

Zeit

aus

gebräuchliche

KSch

eignen

Kabelkanalformsteinen

sich

(KKF).

vorwiegend Die

wegen

grundlegender Vorteile seit kurzem im KK-Bau zunehmend angewendete PVC-Rohr-Bauweise [3] stellt andersartige Anforderungen an KSch als bislang [2]. Neue, diesen Anforderungen genügende KSch werden z.Z. beim FTZ entwickelt. Dabei werden neue Erkenntnisse über die funktionsgerechte Gestaltung von KSch berücksichtigt. Die nachfolgenden Ausführungen beschränken sich auf die Erörterung einiger wesentlicher Zusammenhänge aus dem Gebiet des KSch-Baus. Die Einführung soll zu einem späteren Zeitpunkt vertieft und durch technische Angaben und Zahlenmaterial ergänzt werden. 2. Anforderungen an KSch 21.

Anforderungen

an

die

Stabilität

KSch, Kabelkleinschächte und AzK sowie ihre Einzelteile müssen unter Beachtung der allgemeinen Regeln der

178

Kabelschächte Baukunst in allen ihren Teilen so entworfen, angeordnet, errichtet, unterhalten, geändert und abgebrochen werden, daß die öffentliche Sicherheit oder Ordnung, insbesondere Leben und Gesundheit, nicht gefährdet werden [4]. Deshalb werden diese Bauwerke und ihre Einzelteile grundsätzlich

nur

nach

Bauvorlagen

(s.

6.)

errichtet,

geändert

und abgebrochen, die ein sachkundiger Statiker (Entwurfsverfasser) aufgestellt und ein behördlich zugelassener Prüfingenieur für Baustatik geprüft und anerkannt hat. Bei der DBP veranlaßt das FTZ das Aufstellen und Prüfen der Bauvorlagen für Regelbauwerke und -bauteile auf dem Gebiet des KSch-Baus; vom FTZ herausgegebene gültige Technische Vorschriften für Regelteile (FTZ-Normen, vom FTZ genehmigte Firmenzeichnungen) können somit

als

stehenden 22.

geprüfte

Sinne

und

anerkannte

angesehen

Bauvorlagen

werden.

Arbeitstechnische Anforderungen

und

im

vor-

betriebliche

KSch, Kabelkleinschächte und AzK sollten einwandfrei und so gestaltet sein, daß sie den zu stellenden montagetechnischen, arbeitstechnischen und betrieblichen Anforderungen genügen. Form und Größe der Schächte (s. 5.) sollten so gewählt werden, daß die maximal unterzubringenden Kabel, Kabelmuffen und sonstigen Kabeleinrichtungen

technisch

einwandfrei

und

ohne

betrieblich

unver-

tretbare Nachteile gelagert werden können. Der Bau zu großer KSch sollte möglichst vermieden werden, um die mit wachsender Schachtgröße steigenden Gefährdungsmöglichkeiten durch Gasansammlungen in KK-Anlagen [5] nicht unnötig zu vergrößern. In Gebieten mit starkem Wasserzudrang oder aggressiven Wässern sollten KSch — soweit kostenmäßig vertretbar — möglichst wasserdicht ausgeführt werden. 3. Grundsätzlicher Aufbau eines KSch Ein KSch (Bild1) besteht im wesentlichen aus dem KSch-Körper a (Sohle + Wände), der darauf ruhenden KSch-Decke b und der über der Deckenein12*

173

Fachbeiträge

a Bild 1. Grundsätzlicher Aufbau eines KSch (Bedeutung der Buchstaben siehe Punkt 3) stiegsöffnung

c

angeordneten

KSch-Abdeckung

d.

Zwischen der bündig mit der Wegeoberfläche abschließenden KSch-Abdeckung und der KSch-Decke befindet sich der KSch-Hals e

Kabelkanalrohre (KKR) aus Hart-PVC werden im allgemeinen unter Verwendung von PVC-Muffen f£, KKF aus Beton im allgemeinen ohne zusätzliche Bauteile g an die Schachtwände angeschlossen. An

nen

den

h

bel i und handenen Unter

KSch-Wänden

angebracht,

an

sind

denen

Kabelhalterschie-

die

zur

Lagerung

Kabel-, Kondensator- und Spulenmuffen Kabelhalter |] befestigt sind.

den

stangenm

KSch-Abdeckungen

hängen

Schmutzfängern,

in

an

der

Ka-

k

vor-

Aushebe-

denen

das

durch

die Entlüftungsschlitze der Schachtdeckel [6] eintretende verschmutzte Tageswasser aufgefangen wird. In der KSchSohle wird zum leichteren Entfernen in den Schacht eingedrungenen Wassers häufig ein Pumpensumpf o vorgesehen oder es werden Anschlüsse für eine laufende selbsttätige

eingebaut.

Entwässerung

(Sickergrube,

Wasserabläufe)

Um das Einsteigen in häufig betretene KSch zu leichtern, können KSch-Leitern eingebaut sein.

180

er-

Kabelschächte Kabelkleinschächte

und

gebaut.

AzK

[7]

sind

einfacher

auf-

4. Bauweisen für KSch und ihre Einzelteile 41.

Unterschiedliche weisen

KSch

chenden

müssen

sich

Gegebenheiten

von KKF aus passen. Damit

den

erheblich

voneinander

KK-Baus

unter

abwei-

Verwendung

Beton bzw. von KKR aus Hart-PVC anergeben sich zwei verschiedene Betrach-

tungsweisen.

Die starren Trassen müssen sich praktisch KSch

des

Betrachtungs-

einführen

lassen,

von KK aus an jeder Stelle

die

Schächte

in

Beton-KKF anschließende

demnach

anpassungs-

fähig an alle möglichen örtlichen Verhältnisse sein. Bei örtlich hergestellten KSch ist das möglich, wenn auch manchmal nur mit komplizierten Schachtkonstruktionen. Bei KSch aus Stahlbeton-Fertigbauteilen erfordert diese Anpassungsfähigkeit einen Schachtaufbau aus vielen Einzelteilen.

Ein

ovaler

Fertigbetonschacht

der

Bauart

Köhler

setzt sich z. B. aus etwa 40 Einzelteilen zusammen. Wasserdichte KSch lassen sich auf diese Weise mit angemessenem Kostenaufwand nicht erstellen.

KK aus PVC-KKR können allen örtlichen Gegebenheiten angepaßt und so verlegt werden, daß sie grundsätzlich nur rechtwinklig in Stirnwände von KSch einmünden

[2].

Deshalb

reicht

hier

im

allgemeinen

eine

einzige einfache, nur in den Maßen veränderliche Schachtkonstruktion aus, die sich z.B. aus wenigen StahlbetonFertigbauteilen zusammenstellen läßt und damit leichter, billiger und sicherer wasserdicht aufzubauen sein dürfte als für Formsteinkanäle bestimmte. 42.

Bauweisen

Für alle wesentlichen Schachtbauteile stehen nebeneinander verschiedene genormte Bauweisen zur Verfügung, unter denen jeweils die optimale, d.h. die unter Abwägung aller technischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkte günstigste ausgewählt werden sollte.

181

Fachbeiträge KSch-Körper werden aus Mauerwerk [8] oder Ortbeton [9] hergestellt oder aus Stahlbeton-Fertigbauteilen zusarmmengesetzt [10]. Während früher nur KSch in örtlicher Bauweise erstellt wurden, werden heute wegen technischer und wirtschaftlicher Vorteile zunehmend KSch aus werkmäßig vorgefertigten Stahlbeton-Fertigbauteilen eingebaut. KSch-Körper aus Mauerwerk oder Ortbeton erhalten entweder KSch-Decken aus Ortbeton [11] oder vorgefertigten Stahlbeton-Deckenplatten [12] oder werkmäßig hergestellte Stahlbeton-Fertigdecken [13]. KSch aus Stahlbeton-Fertigbauteilen werden einschließlich Stahlbeton-Fertigdecke geliefert [10]. Nicht mehr ausreichend feste Wände alter KSch lassen sich durch vorgesetzte Stahlbetonbalken und -dielen verstärken [14]. KSch werden durch vorgefertigte KSch-Abdeckungen mit Grauguß, Stahlbeton oder Stahl als tragendem Bestandteil [6] verschlossen, Schmutzfänger [15] und Schmutzschalen [16] einschließlich zugehöriger Stahl geliefert. KSch-Hälse werden

Aushebestangen aus örtlich aus Mauer-

ziegeln oder PBetonausgleichsplatten im Mauerverband oder Ortbeton aufgebaut oder aus angelieferten Stahlbeton-Fertigrahmen zusammengesetzt [17]. An Anschlußstellen von PVC-Rohren werden im allgemeinen vorgefertigte Stahlbetonteile (Dielen, Formteile, Steine)

mit

wasserdicht

eingebrachten

PVC-Steckklebmuf-

fen für Wanddurchführungen in Wände eingesetzt, in Sonderfällen diese Muffen — hier besonders vorbehandelt — örtlich

einbetoniert

[2,

17,

18].

Zum Lagern der Kabel in KSch aus Mauerwerk und Ortbeton werden Kabelhalter und Kabeltrageschienen aus Stahl verwendet [19]. In KSch aus Stahlbeton-Fertigbauteilen dienen Kabelhalter aus Beton [20], befestigt in schlitzförmigen Aussparungen der Schachtwandbauteile [10], dem gleichen Zweck. Kabelhalter aus Beton können an Kabelhalterpfosten aus Beton [21] auch in örtlich hergestellte KSch eingebaut werden. Die Zahlenangaben unter 4.2. verweisen auf gültige FTZ-Normen u. dgl. die jeweils eingehende technische Vorschriften für die Herstellung bzw. den Einbau der angesprochenen Schachtteile geben. Hinweise auf eigens für

182

Kabelschächte PVC-Rohr-Kanäle aufgestellte Schachtnormen fehlen noch, weil diese z.Z. erst erarbeitet werden. Mit Hilfe der unter 5, angestellten Überlegungen lassen sich aber unter den z.Z. genormten Schachtausführungen für diese neue Bauweise geeignete auswählen. 5. Schachtformen und Schachtgrößen 51.

Grundrißformen

der

KSch

In den Endpunkten starrer Formsteinkanäle werden KSch mit vielfältigen Grundrißformen benötigt (Bild 2), während in Anlagen aus biegsamen PVC-Rohren fast immer Schächte einfachster Grundrißform den gleichen Zweck

erfüllen

(Bild3).

Münden

PVC-Rohr-

und

Form-

steinkanäle in den gleichen Schacht ein, genügt bei sinnvoller PVC-Rohr-Führung ebenfalls meistens ein KSch mit einfachster Grundrißform. Ergeben sich dennoch Schwierigkeiten, dürfte der Einbau von PVC-Rohr-Kanälen anstelle solcher aus KKF insgesamt wahrscheinlich billiger sein als der Bau bzw. die werkmäßige Herstellung von KSch mit Sonderformen einschließlich aller Nebenkosten. 5.2.

Funktionsmaße

der

KSch

Jede vom KSch zu erfüllende Funktion (s. 2.) erfordert Schachtraum (Bild4), dessen Größe an Hand der nachfolgend angesprochenen Gegebenheiten und Forderungen exakt ermittelt werden kann. Mit den Untersuchungsergebnissen lassen sich optimale Schachtmaße festlegen, Den folgenden Betrachtungen liegen deutsche Verhältnisse zugrunde. In dem durch Kabelhalter begrenzten Muffenfeld sollten sich alle gebräuchlichen Kabelmuffen lagern lassen, ohne daß unnötig Schachtraum verschenkt wird. Unter Berücksichtigung der PE-Kabeltechnik und üblicher Kabelhalterbreiten ergibt sich eine Länge von etwa 1,10 m. Der horizontale und vertikale Achsenversatz der Kabel zwischen Zugeinmündung und Lagerplatz im KSch erfordert ein Anlauffeld zwischen Schachtstirnwand und ersten

Muffenfeld.

Mit

steigendem

Achsenversatz

wächst

183

adgıpaqydeg

per

KSch f

ki

IC

i

Ksch||

a) |

KSch

'

Köch

Kch

c) KK-Einfährung

KSch

|

€,

)

d)

| AK-Einführung

KSch

KSch

KSch

HK "Einführung

N

KSch

Bild 2. Grundrißformen von KSch und Schachtanordnung in KK-Anlagen, die unter Verwendung von KKF aus Beton aufgebaut sind (Beispiele)

|

KSch

Köch

77

1

KScht

44=7

gg

I

IN

2 ‚zur EinführungI Kt

Köch

| KK-Einführung

KK-Einführung

IN zur EinführungI

>

Dr

7 | zumKöchZ

12 Einführung I

Hc 7 ==

/ ZumkScht

Vertikalschnitt A-B

zur Einführung 7

Bild3. Grundrißformen von KSch und Schachtanordnung in KK-Anlagen, die unter Verwendung von KKR aus Hart-PVC aufgebaut sind (Beispiele)

gchz

aRyogypsppgey

N)

"

-T

Mt

Kabelh

chen

|

[

Vertikalschnitt IT-II | Ko— Ar —

!

—sivriviviv

lt

Mr

Verlikalschnitt I-I Mt

L

Horizortalschniff II-I I

MT

Kabeld in Ruhelage

Bild4. Funktionsmaße der KSch, erläutert an einem für maximal 40 Kabel bestimmten Schacht (ideallsierte, vereln-

fachte Darstellung)

"

sdeaqypeg

981

BER /

1

Kabelschächte A=Anlauffeld (110m bis 200m) M=Muffenfeld (etwa 1,10m) Ar = Arbeitsraum (070m bzw. 120m) K = Kabellagerraum (bis 050m) Y = vertikaler Kabellagenabstand (etwa 030m) B = Bodenabstand der untersten Kabellage (etwa 030m) D = Deckenabstand der Reservekabellage (eiwa 030m) AV = Achsenversatz (Mindestgröße siehe unter 5.2.) R,= Reservekabellage (nur belegt, wenn Kabel wegen zwischengefügter Spulenmuffen und dgl. nach oben ausweichen müssen) . Rz= Reservebreite auf Kabelhalter (410m) (wird benötigt beim Überwechseln von Kabeln in andere Lagen)

Lichte KSch-Länge [L=2A+ Anzahl der Muffenfelder hintereinander! Lichte KSch- Breite

bzw.

lichte KSch-Höhe | Fu= (Anzahl der Kabellagen + 2)- 030m

die

Länge

1,10 m Die

und

des

Anlauffeldes,

2,00 m.

sie

Arbeitsraumbreite

schwankt legt

die

etwa

zwischen

Arbeitsbedin-

gungen fest und beeinflußt den Zeitbedarf für Spleißarbeiten. Zwei einander gegenüber sitzende Montagekräfte benötigen zum gleichzeitigen Arbeiten an derselben Spleißverbindung mindestens eine Arbeitsraumbreite von 1,20 m, während eine Kraft mit etwa 0,70m Breite auskommt. Soweit es die Platzverhältnisse im Straßenkörper zulassen, sollte im KSch eine Arbeitsraumbreite von 1,20 m vorgesehen

werden,

damit

in

Störungsfällen

auch

bei

hochpaarigen Kabeln die Störungsdauer möglichst gering gehalten werden kann. Ein Kabelhalter sollte nicht mehr als vier Kabel nebeneinander aufnehmen, damit sich auch das hinterste Kabel aus der Ruhelage so in die Montagelage im Arbeitsraum schwenken läßt, daß an seiner Muffe unter vernünftigen Bedingungen gearbeitet werden kann. Damit beträgt die maximale Breite an den Schachtwänden benötigter Kabellagerräume etwa 50cm. Um das Kabel in Arbeitsraummitte schwenken zu können, darf der Achsenversatz (s. oben) ein Mindestmaß nicht unterschrei-

187

Fachbeiträge ten, dessen Größe von der Anzahl der nebeneinander auf einem Halter liegenden Kabel und der Arbeitsraumbreite abhängt. Der vertikale Abstand zwischen zwei Kabellagen hängt vom maximalen Kabel- und Muffendurchmesser ab; im allgemeinen reicht ein Abstand von etwa 30cm aus. Als Mindestabstände der Kabellagen von KSch-Sohle und -Decke genügen erfahrungsgemäß ebenfalls 30 cm. 5.3.

Gesamtmaße

der

KSch

Die lichten Gesamtmaße des KSch ergeben sich durch sinnvolles Addieren der Funktionsmaße. Die Gesamtlänge eines KSch einfacher Grundrißform mit KK-Einmündungen

in

den

Stirnwänden

(Bild 4)

setzt

sich

aus

der

zwei-

fachen Anlauffeldlänge zuzüglich einer durch die Belegung der Kabelhalter mit Kabeln festliegenden Anzahl von Muffenfeldern zusammen. Die Gesamtbreite des KSch ergibt sich aus der Breite des Arbeitsraumes und der vorgesehenen Kabellagerräume. Die Gesamthöhe des KSch setzt sich aus dem Platzbedarf für die maximal übereinander unterzubringende Anzahl von Kabellagen (vermehrt um eine Kabellage für den zusätzlichen Platzbedarf zum Unterbringen von Spulenmuffen u.dgl.) und aus den Mindestabständen der äußeren Kabellagen von Schachtsohle und -decke zusarnmen. Die Schachthöhe sollte so gewählt werden, daß die Montagekräfte angemessene Arbeitsbedingungen vorfinden. Lichte Schachthöhen unter 2,00 m sollten nur in Ausnahmefällen

vorgesehen,

solche

unter

1,80m

vermieden

werden.

An allen im KSch untergebrachten Kabeln sollte ohne Erhöhung der Unfallgefahr gearbeitet werden können. Bei sehr hohen KSch läßt sich diese Forderung nur durch

Verwendung

von

Montagebühnen

sicherstellen.

Im

all-

gemeinen sollten zur Vermeidung von Montageschwierigkeiten und erhöhter Unfallgefahren sowie wegen wachsender Unterbringungsschwicrigkeiten im Straßenkörper und steigender Schachtkosten zwischen Schachtsohle und -decke lichte Höhen von 2,70 m nicht überschritten werden, Damit beträgt die maximale Aufnahmefähigkeit eines

188

Kabelschächte normalen KSch etwa 56 Kabel. Größere Kabelmengen sollten entweder in getrennten KK-Anlagen oder unter wechselweiser Umgehung der KSch geführt werden. 6. Bauvorlagen für KSch Bauvorlagen nach 2.1. sind die wesentlichen Konstruktionszeichnungen und die Festigkeitsberechnung, nötigenfalls mit ergänzender Beschreibung. 61.

Konstruktionszeichnungen

Die Konstruktionszeichnungen stellen den KSch im ganzen und seine Teile in Grundrissen und Schnitten Geutlich dar. Die Zeichnungen enthalten alle für die Prüfung auch

der die

statischen Berechnung erforderlichen Maße Positionsnummern, nach denen die statische

und Be-

rechnung eingeteilt ist. Andere mit zur Tragwirkung herangezogene Bauteile werden ebenfalls dargestellt. Außerdem werden in den Zeichnungen angegeben: Maßstab, Baustoffe, Verbindungsmittel, Hinweise auf zugehörige Zeichnungen usw. und, soweit erforderlich, Belastungspläne und Fundamentpläne sowie Vermerke über Änderungen. Für bewehrte Tragteile aus Mauerwerk oder Ortbeton und für entsprechende Stahlbeton-Fertigbauteile werden Bewehrungszeichnungen mit herausgezeichneten Stahleinlagen aufgestelli. Auf jeder Schalungsund Bewehrungszeichnung werden deutlich lesbar angegeben a)

die

verwendete

(DIN

c)

die

d

die erforderliche Güteklasse 1047 85, DIN 4225 5.);

—

die

e)

f)

erforderliche

Stahlsorte

b)

stoffe

(DIN

1045

und

Notwendigkeit

1047

der

1047 88, DIN 4225 7.);

die

der

Zementart

(DIN

erforderliche

1045

$5,

Kornzusammensetzung

1045

85,

DIN

4225

5.);

Korntrennung

und

des

Zementgehalt

(DIN

Betons

1047

(DIN

85,

DIN

der

1045

(DIN DIN

1045

4225

und

1045

4225

und

5.);

Zuschlag-

5.);

1047

und $B).

Für Bauwerke, die überwiegend aus Fertigbauteilen hergestellt werden, werden die Zeichnungen durch eine kurze Beschreibung des Aufstellungsvorganges (wenn nötig, mit Skizzen und Zeichnungen) ergänzt.

189

Fachbeiträge 62.

Festigkeitsberechnung Berechnung)

Die

statische

Berechnung

weist

(Statische

die

Standfestigkeit

aller

tragenden Teile unter Zugrundelegung von Lastannahmen nach 7. und 8. übersichtlich und leicht prüfbar nach. Art und Auflagerung der Tragleile sowie ihre Belastungen und Querschnitte sind in der Berechnung durch Skizzen erläutert. Im Anfang der Berechnung werden ebenfalls die Angaben nach 6.1. a) bis f) gemacht. Sofern im Bauzustand andere statische Verhältnisse vorliegen als im fertigen Zustand, weist die statische Berechnung in gleicher Weise auch die Standsicherheit im Bauzustand nach. Wenn nötig, wird die Berechnung durch eine Beschreibung des Bauwerks ergänzt.

63. Aufstellen der Bauvorlagen Beim Aufstellen der Bauvorlagen werden die Ausführungen unter 6. bis 8, die DIN-Normen, insbesondere DIN 1045, 1050, 1053, 1054, 1055, 1072, 1075, 1080, 4224 und 4225 und anschließend etwa vorhandene Sondervorschriften örtlicher Baubehörden berücksichtigt. Jede Berechnung wird so aufgestellt, daß sie ein in sich geschlossenes werden ohne

Ganzes bildet. Aus anderen Herleitung nur dann Werte

falls

Ableitungen

Berechnungen übernommen,

wenn die neue Berechnung eine schon vorhandene ergänzt. Für außergewöhnliche Formeln wird die Quelle angegeben, wenn diese allgemein zugänglich ist. Andernwerden

so

weit

entwickelt,

daß

ihre

Richtigkeit geprüft werden kann. Stahlbetonteile werden nach den nur in geringem Maße fehlerbehafteten Bemessungsverfahren in DIN 4224 bemessen. Für alle anderen Bauteile ist die Art des Bemessungsverfahrens

unter

2. bis

freigestellt,

8. nicht

soweit

widerspricht.

es

den

Ausführungen

7. Statische Beanspruchung von KSch-Bauteilen

71.

Belastungsklassen

KSch-Wände und -Decken werden statisch unterschiedlich beansprucht [22]. Die Größe auf sie einwirkender

190

Kabelschächte Lasten

ist

von

der

Lage

des

KSch

im

Straßenkörper

ab-

(Verkehrslast

800

hängig. In den Richtlinien für die statische Berechnung von KSch bei der DBP [23] wird in Anlehnung an DIN 1072 unterschieden zwischen KSch in a

unbefahrenen

Gehwegen

b)

gelegentlich durch Fahrzeuge befahrenen Gehwegen (Verkehrslast: Brückenklasse 12) und Fahrbahnen (Verkehrslast: Brückenklasse 60).

kp/m?),

c) 7.2.

Bemessung

721.

KSch-Wände

auf

von

KSch-Wänden

Lasten auf KSch-Wände, Lastannahmen sie

werden

einwirkenden

im

wesentlichen

Erddruck

für

den

bemessen,

horizontal der

sich

m

und

aus verschiedenen Anteilen zusammensetzt (Bild5). Der Erddruckanteil aus der Verkehrslast (Auflast) wird durch eine gewichtsgleiche Erdüberschüttung erfaßt, deren Höhe ü — Überschüttungsgleichwert genannt — bei normalen Bodenverhältnissen

3,03 m

(!) liegt.

Den

(s.

Tabelle

Erddruckberechnungen

Lasten

als

Lastannahmen

2)

zwischen

werden

0,44

neben

sonstigen

Verkehrsregellasten

nach Tabelle 1 und Bodenwerte nach Tabelle 2 zugrunde gelegt [23]. Diese Bodenwerte gelten für gewöhnlich vorkommende KSch-Abmessungen (Norm-KSch). Erst bei größeren KSch-Tiefen und -Längen werden genauere Bodenwerte aufgrund von Bodenuntersuchungen bzw. Tabellen (DIN 1055) verwendet. In Grenzfällen werden VerTabelle 1: Verkehrsregeliasten p für des Erddruckes auf KSch-Wände und Andi, Örtliche Lage des Kabeischachtes

im Gehwe

9

Entfernung vonder Fahrbahn ZZm

Entfernung von der Fahrbahn 40 v.H. relative Feuchte.

5.1.3.2. Für die Kühlung gelten alle Werte der LüftungsRichtl für thermisch hochbelastete Räume mit Dienststellen, die während der ganzen Tagesschicht ständig besetzt sind. Da jedoch die Luftfeuchte mit 80 v.H. relativer Feuchte nach oben begrenzt ist und nach Erwärmung im Raum die Luft noch 40 v.H. relativ feucht sein soll, ist die Temperaturdifferenz auf rund 10 grd begrenzt. Direktverdampfer leistung

sollten

nicht

und

Kühler

verwendet

mit hoher

Entfeuchtungs-

werden.

5.1.3.3. Die Kosten der Kälteerzeugung liegen über den Kosten für das Befeuchtungswasser. Die Mischluft braucht deshalb nur mit einem Thermostaten auf t > 18°C geregelt zu werden. Für die Zeit des Erstaufbaues ist ein Potentiometer zur Einstellung eines Mindestaußenluftanteils nötig. Bei Vollausbau wird sich mit den in der VSt gegebenen

251

Fachbeiträge Verhältnissen ein Außenluftanteil von etwa 10 v.H. bis 15 v.H. automatisch einstellen. Wenn die Außenluftverhältnisse (z.B. aggressive Gase) Absolut- oder Aktivkohlefilter erfordern, muß untersucht werden, welche Betriebsweise wirtschaftlicher ist: 5.1.3.3.1.

Regelung

niedrigerem oder

der

Mischluft

Kältebedarf

und

5.1.3.3.2. hoher Umluftanteil längeren Filterstandzeiten.

wie

oben

kürzeren

mit

hohem

beschrieben

mit

Filterstandzeiten Kältebedarf

und

5.1.3.4. Wegen der größeren Luftmengen ist eine hochwertigere Filterung vorzusehen. Bei kleinen Anlagen genügen Rollbandfilter mit der Filterklasse B2 des Staubforschungsinstituts

Doppelfilterung (Punkte

5.4.3

und

Bonn.

gemäß 5.4.5).

Für

den

Die

größere

Luftmengen_

LüftungsRichtl

Umluft

ist

mit

über

ist

vorzusehen das

Filter

zu führen. Ist die Außenluft mit aggressiven Gasen angereichert, ist außerdem Punkt 5.4.6 von [1] zu beachten.

5.1.3.5. Zur Befeuchtung ist vollentsalztes Wasser vorzusehen. Befeuchtungseinrichtungen müssen deshalb widerstandsfähig gegen vollentsalztes Wasser sein. Entstehen in der Befeuchtungseinrichtung Tropfen, ist zum Schutz der Anlagen und der technischen Einrichtungen im Wählerraum eine sorgfältige Tropfenabscheidung (auch entgegen der Luftrichtung) nötig. 5.1.3.6. Wegen der unterschiedlichen Belastungskurven in den verschiedenen Wählerräumen ist es meist wirtschaftlicher, für jeden Wählerraum eine eigene Anlage vorzusehen. 5.1.3.7. Die Lüftungsanlagen werden in Abhängigkeit von der Raumlufttemperatur mit einem Thermostaten bei einer Raumtemperatur über 26°C und in Abhängigkeit von der Raumfeuchte mit einem parallel geschalteten Hygrometer bei einer relativen Feuchte unter 40 v.H. eingeschaltet. Mit dem Befeuchter wird die Zuluft konstant auf 80 v.H. relative Feuchte geregelt, da mit der der Rechnung unterstellten Temperaturdifferenz die zulässige Toleranzbreite von 80 v.H. relative Feuchte bis 40 v.H. relative Feuchte voll ausgenutzt wird. Da die Entfeuchtung nicht gesteuert

252

Raumbelüftung werden

muß,

forderlich.

ist

ein

Nacherhitzer

in

der

Regel

Bis zur Herausgabe der angekündigten das PTZ bei der Planung der Anlagen zu 5.2.

Wähleinrichtungen Kontakte

ohne

nicht

er-

Richtlinien beteiligen.

ist

luftoffene

Für diese Einrichtungen ist keine Luftbefeuchtung nötig. Dafür haben diese Einrichtungen wesentlich höhere Wärmeentwicklung. Es gelten die Angaben in den LüftungsRichtl für thermisch hochbelastete Räume ohne Ausnahme. Mit Einführung des elektronischen Wählsystems (EWS 1) etwa ab 1975 werden diese Einrichtungen zunehmend an Bedeutung gewinnen. Über die tatsächliche Höhe des Wärmeanfalls in den Räumen mit EWS kann z. Z. noch keine

verbindliche

Aussage

gemacht

werden.

Der

Energie-

bedarf je Beschaltungseinheit (BE) [W/BE] wird voraussichtlich etwa gleich groß sein. Wegen der größeren Anordnungsdichte wird sich die auf die Grundfläche der VSt bezogene Wärmebelastung [W/m?2] jedoch wesentlich erhöhen. Anders als bei der EMD-Technik wird bei der EWS 1-Technik mindestens 50 v.H. bis 60 v.H. der Gesamtwärmebelastung auch in Schwachlastzeiten anfallen, da der diese Wärme erzeugende Rechner ständig betrieben werden muß. Es ist jedoch nicht möglich, die Kühlung für die sroßen Wärmemengen des EWS und die Luftbefeuchtung für EMD in einem Raum wirtschaftlich zu betreiben. Bei Erweiterung von EMD-VStn mit EWS sind deshalb Trennwände

zwischen

beiden

Systemen

nötig.

Lüftungstechnische Anlagen mit Luftbefeuchtung haben eine maximale Temperaturdifferenz von 10 grd. Für thermisch hochbelastete Räume ohne Luftbefeuchtung sind jedoch bis 14 grd zugelassen. Die jetzt zu bauenden zentralen Anlagen sollten deshalb die Möglichkeit haben, anstelle des Luftbefeuchters einen zusätzlichen Kühler einzubauen. 5.3. Die

sein,

PrüfPrüf-

daß

und sie

und

als

Signalräume Signalräume

Luftschleuse

sollen zum

immer

so

angeordnet

Wählerraum

dienen.

253

Fachbeiträge Das bedingt, daß die Fenster in diesen Räumen geschlossen gehalten werden müssen. Es ist deshalb nötig, diese Räume mit Lüftungsgeräten zu belüften. In Zukunft sollen diese Räume ebenfalls Luftbefeuchter wie der Wählerraum erhalten, da in diesem Raum wesentlich mehr technische Geräte angeordnet werden. Die Luftfeuchte wird automatisch wie im Wählerraum geregelt, die Lüftungsgeräte werden von Hand geschaltet. 54.

Zählerräume

Zählerräume haben im allgemeinen keine Fenster bzw. die Fenster müssen wegen der technischen Einrichtungen geschlossen gehalten. werden. Deshalb müssen diese Räume ebenfalls mechanisch gelüftet werden. Wegen der in Zukunft in diesen Räumen anzuordnenden Vorfeldeinrich{ungen

usw.

ist

außerdem

Wählerraum nötig. Die Anlagen werden geschaltet.

eine

wie

Luftbefeuchtung

im

Prüf-

und

wie

im

Signalraum

55. Hochbauliche Voraussetzungen Aus den vorstehenden Ausführungen ist bereits erkennbar geworden, daß wärme- und feuchtespeichernde Wände für Räume mit Luftbefeuchtung von erheblichem Vorteil sind. Wandausführungen wie in den Norm- und Typengebäuden sind deshalb vorteilhafter als Leichtbaufassaden. Die

Luftbefeuchtung

verlangt

außerdem

besonders

sorg-

fältig abgestimmte Wandbzw. Deckenausführungen. Wärmedurchgangszahlen k > 0,9 kcal/m?h grd sollten nicht gewählt werden. Der Dampfdiffusionswiderstand muß von innen nach außen abnehmen [9]. Ist das wegen der Wetterhaut nicht möglich, sind richtig angeordnete Dampfsperren nötig (Punkt 5.1.5 der LüftungsRicht)). Die Fenster in den Räumen mit Luftbefeuchtung (z.B. Prüf-

und

Signalraum)

müssen

mindestens

dreifach

ver-

glast sein. Die Rahmen müssen eine entsprechende Wärmedämmung haben. Kältebrücken in den Fensterrahmen, Fensterleibungen und im Wandaufbau bei mehrschaligen Wänden sind zu vermeiden. In den Räumen muß über den F-Gestellen, für die einschließlich der Kabelführung 3,30 m Raumhöhe verlangt wird, gegebenenfalls noch ausreichend

254

Raumbelüftung Platz

sind

für

Lüftungskanäle

meistens

etwa

0,3

vorgesehen

bis

0,4m

werden.

Höhe

Für

Kanäle

erforderlich.

Bei

der Planung sind die Kreuzungspunkte der Kabel und Lüftungskanäle mit den Unterzügen sorgfältig abzustimmen und danach die Geschoßhöhen festzulegen. 6. Sonstige Räume 61.

Batterieräume

In Batterieräumen muß nach der VDE-Bestimmung 0510 [12] die Bildung eines explosiblen Gemisches verhindert werden. Die dazu nötigen Berechnungsformeln für die Luftmengen sind in [12] angegeben. Bei der in den Batterieräumen der DBP üblichen Anordnung und Betriebsweise der Batterien ergeben sich meist so geringe Luftmengen, daß eine geordnete Durchspülung der Räume damit nicht erreichbar ist. In der VDE-Bestimmung wird eine Schachtlüftung empfohlen. Die Batterieladung muß für die Fernmeldesitfomversorgung zu jeder Zeit sichergestellt sein. Das gilt also auch

dann,

wenn

das

Gebäude

kälter

Deshalb reicht die Schachtlüftung nicht aus, die Forderung des ersten

als

die

Außenluft

ist.

für F-Batterieräume Satzes sicherzustellen.

Da Batterieräume für die Fernmeldetechnik im allgemeinen im Keller ohne Öffnungen in den Außenwänden zu bauen sind, ist dann die Querlüftung gemäß LüftungsRichtl für Batterieräume der Fernmeldetechnik ebenfalls nicht möglich. Im allgemeinen ist deshalb eine maschinelle Lüftung erforderlich. Zur sorgfältigen Durchspülung des Raumes sollte die Lüftung immer für einen dreifachen Luftwechsel vorgesehen werden. Ergeben sich gemäß VDE 0510 größere Luftwechsel (z.B. in Batterieschränken), ist

von

den

höheren

Werten

auszugehen.

Die Zuluft ist unten in die Räume einzuführen. Die Zuluftöffnung ist möglichst so anzuordnen, daß die Batterien nicht direkt angeströmt werden, da bei kühler Luft die angeströmte Zelle in der Ladung meist etwas nachhinkt. Für den Batterieraum soliten 8°C nicht unterschritten

werden,

weil

sonst

die

Kapazität

leiden

kann.

255

Fachbeiträge Der

Raum

wird

in

der

Regel

des

Raumes

durch

die

umliegenden

Räume ausreichend geheizt. Ein Heizkörper braucht also nur für die Zuluft vorgesehen zu werden. Der Heizkörper sollte ein Thermostatventil und eine Verkleidung aus elektrisch nicht leitendem Material mit etwa 5cm oberem und seitlichern Überstand erhalten. Er ist unmittelbar vor der Zuluftöffnung anzuordnen und mit säurefestem Anstrich zu versehen. Es ist möglich, warme Abluft aus anderen Räumen als Zuluft für den Batterieraum zu verwenden. Jedoch muß die Luft ohne Verunreinigungen, Duftstoffe usw. sein, und es muß sichergestellt sein, daß die Zuluft immer dann zur Verfügung steht, wenn die Batterien geladen werden müssen.

Eine

Überhitzung

ist zu

vermeiden.

Durch

gegebenenfalls auftretende Rückströmungen darf keine säurehaltige Luft bei Anlagenstillstand in andere Räume einströmen können. Die Zuluft kann im Sommer bis 32 °C betragen. Batterien sollten jedoch möglichst nicht über 26°C erwärmt werden. Kühlung ist trotzdem nicht vorzusehen. Die Wärmekapazität der Luftmenge ist gegenüber der großen Masse der Batterien so gering, daß davon trotz der 32°C Lufttemperatur die Batterien nicht wesentlich aufgeheizt werden können (maximal etwa 1°C). Die Abluft soll möglichst an der der Zuluft gegenüberliegenden Raumwand angeordnet sein. Etwa die Hälfte der Luft soll über dem Boden und der Rest unter der Decke

abgesaugt

werden.

Der explosionsgefährdete Bereich ist in der VDE-Bestimmurg mit rund Im Abstand von der gasenden Zelle Gefiniert. Wenn die Ansaugung der Abluft weiter entfernt ist, braucht der Ablüfter nicht explosionsgeschützt zu sein. Der Abluftventilator, der Zuluftkanal im Batterieraum und der Abluftkanal müssen säurefest oder säuregeschützt

sein.

Da

sich

bei

Stillstand

der

Anlage

die

Strö-

mung umkehren kann (Winddruck, Thermik), ist es zweckmäßig, auch den ganzen Zuluftkanal säurefest oder säuregeschützt auszuführen. Nur wenn der Aufwand dafür zu groß

daß

256

wird,

ein

oder

so

große

Kanallufterhitzer

Luftmengen

unvermeidlich

erforderlich

ist,

sollten

sind,

Strö-

Raumbelüftung mungssicherungen werden. Da

die

Zu-

in

Form

Strömungsrichtung

und

Abluftgitter

von sich

Klappen

umkehren

hinterlegte

verwendet kann,

Filtermatten

Größere Anlagen, die einen Zuluftventilator sollten mit einem Kanalfilter versehen werden.

sollten erhalten.

erfordern,

Damit säurehaltige Gase nicht in fremde Räume eindringen, sollte die Lüftung mit Unterdruck arbeiten und der Abluftventilator, soweit wie es aus Wartungsgründen möglich ist, zur Fortluftöffnung gelegt werden, damit auch im Abluftkanal Unterdruck herrscht. Das Fortluftgitter und in unmittelbarer Nähe der Fortluftöffnung liegende Metallteile sollten säuregeschützt sein. Nach VDE 0510 muß mechanische matisch in Abhängigkeit von der

Lüftung immer autoBatterieladung einge-

schaltet

die

werden.

Das

betrifft

nicht

Erhaltungsladung,

bei der die Gasungsspannung nicht überschritten wird. In der Gleichrichteranlage ist deshalb ein Kontakt vorzusehen,

der

bei

Ladungen

die

Lüftung

automatisch

ein-

schaltet. Außerdem ist am Eingang des Batterieraums ein Schalter vorzusehen, mit dem die Lüftung von Hand einschaltbar ist. Da der Lüfter meist weiter entfernt angeordnet ist und die Luftmengen gering sind, empfiehlt es sich, eine Kontroll- und eine Störungsleuchte am Schalter anzuordnen.

Schaltuhren

sind

nicht

zweckmäßig,

die VDE-Bestimmung nicht erfüllen und bei Planung die meiste Zeit des Jahres genügend für eine natürliche Lüftung vorhanden ist. 6.2.

da

sie

richtiger Auftrieb

Kabeleinführungsräume

Kabeleinführungsräume liegen meist unter Erdgleiche und haben keine Fenster. Da in ihnen mit Propangas gelötet wird (Muffen), müssen sie mit einer Lüftungsanlage versehen

sein.

Es

ist

möglich,

Abluft

aus

anderen

Räumen

(Gleichrichter-, Vr-Räume) als Zuluft zu verwenden. Es ist mindestens eine unten liegende Abluftöffnung nötig. Nach dem Merkblatt für die Verwendung von Propan im Fernmeldewesen [13] darf in Räumen unter Erdgleiche nur eine Propangasflasche mit 425g verwendet werden. Wenn der Inhalt einer vollen Flasche ausläuft, kann sich eine 17 Fernmelde-Praxis

257

Fachbeiträge maximal etwa lcm hohe Propangasschicht im Kabelaufteilungsraum bilden (Kabelaufteilungsraum von der Größe des Typengebäudes Fe2e unterstellt), Ein Absaug der Lüftung in 30cm Höhe benötigt also keinen explosionsgeschützten Lüfter. 7. Zusammenfassung Mit den vorstehenden Ausführungen sollten für Räume mit Fernmeldetechnik Erläuterungen zu den LüftungsRichtl gegeben werden, die das Verständnis für die lüftungstechnischen Anlagen fördern sollen. Es sollte gezeigt werden, daß sich mit lüftungstechnischen Anlagen nur dann ein befriedigender Betrieb auf wirtschaftlicher Basis schaffen läßt, wenn vom Hochbau und von der Fernmeldetechnik die Voraussetzungen dafür geschaffen werden, der Planer ausreichende Angaben für seine Planungen erhält und der Planer selbst umfassende Kenntnis von den Vorgängen in den Fernmeldediensträumen hat. 8. Schrifttum [1] [2] [3) [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] t11l] [12] [13]

258

Richtlinien für den Bau von lüftungstechnischen Anlagen bei der Deutschen Bundespost (LüftungsRichtl 1968). Recknagel-Sprenger, Taschenbuch für Heizung und Lüftung. Günter Haack, Die Luft im Wählersaal, Archiv für das Post- und Fernrmeldewesen, 7. Jahrgang, Nr.3. Pflichtenhefte für Stromversorgungsgeräte, Pflichtenheft für Fernsehanlagen, Rahmenrichtlinien für die Konstruktion von Richtfunkgeräten. Voriäufge Entwicklungsrichtlinien für das Ortswählsystem EWSI. DIN 1946, Blätter 1—5, Lüftungstechnische Anlagen. DIN 4108, Wärmeschutz im Hochbau. DIN 4701, Regeln für die Berechnung des Wärmebedarfs von Gebäuden. VDI-Kühllastregeln (in Vorbereitung). VDE 0510/11.61, Bestimmungen für Akkumulatoren-Anlagen. Unfallverhütungsvorschriften für den fernmeldetechnischen Dienst (UVVFt).

Dokumentation

Gegenstandsdokumentation

unter

Verwendung von Beschreibungsnormen Ernst-August 1.

Böhne

Einführung

Das im folgenden zu behandelnde Thema betrifft ein Teilgebiet der elektronischen Datenverarbeitung (EDV), das durch Schlagwörter, wie Dokumentation und Information, interne und externe Integration der EDV, Datenbanken und Informationssysteme, einheitliche Materialkatalogisierung [20] usw., zu kennzeichnen ist. Auf diesem Teilgebiet gibt es bereits eine Vielzahl von Informationssystemen unterschiedlichster Art, die leider alle den Nachteil der Spezialisierung besitzen und deshalb auch für eine allgemeine, externe Integration auf dem Gebiet der EDV nicht ausgelegt sind. Hier soll deshalb auf die grundsätzliche Möglichkeit eines geschlossenen, universalen Systerns hingewiesen werden, das diesen Mangel nicht besitzt. „Gegenstandsdokumentation“,

als

wesentliches

Merkmal

dieses Systems, bedeutet die Anwendung einheitlicher Methoden in allen Dokumentationsbereichen. Unter den Aspekten der Struktur und Funktion ihrer Mittel (s. Abschnitt 3.1.) ist sie ein Oberbegriff, dessen Umfang von der Literaturdokumentation über die Dokumentation technischwissenschaftlicher Daten bis hin zur Sachdokumentation reicht

[3,

9,

10,

16].

Einheitliche Methoden der Gegenstandsdokumentation erlauben auch einheitliche Methoden der (Gegenstands-) Information. Die technischen Voraussetzungen hierfür werden in der Zukunft gegeben sein durch ein automatisiertes Informations-Verbundnetz*), das vorhandene Datenbanken*) und die als Informationssysterne*) ausgerüsteten EDV-Anlagen miteinander verknüpft. Dazu werden in der EDV allerdings Methoden anzuwenden sein, die *), Dieser erläutert,

17°

Begriff

wird

an

anderer

Stelle

des

Beitrags

259

Fachbeiträge erheblich von den gegenwärtig üblichen abweichen. Eine Fülle neuer Begriffe wird den künftigen Weg markieren, Festgefügte Vorstellungen werden durch andere zu ersetzen sein. Die Benutzung von Informationssystemen kann

sich

auch

in

das

Telefon,

keine

Domäne

tägliche

Leben

Fernschreiber

der

Spezialisten

einfügen

oder

Auto.

wie

bleiben;

der

sie

muß

Umgang

Gleichzeitig

mit

wird

aber

die Dokumentation, als die Voraussetzung jeglicher Information, eine Bedeutung erlangen, für die uns heute noch die Vergleichsmaßstäbe fehlen dürften. Hier soll nun über die Ergebnisse von Vorarbeiten berichtet werden, die anfänglich nur speziellen Problemen der Sachdokumentation galten, nämlich denen der Erstellung ausführlicher, automatisch auswertbarer Stammdaten

(beliebiger)

allen

Interessenten

technischer

Einrichtungen

des

Fern-

digitaler

Daten

meldewesens. Umfang und Schwierigkeitsgrad einer derartigen Dokumentation und der Engpaß der Datenerfassung verlangen eine Lösung, bei der die Dokumentation stets nur einmal zu leisten ist, während ihre Ergebnisse jederzeit

in

Form

übermittelt werden gestellten Aufgabe

können. Die materielle Bedeutung der und das Risiko erheblicher Fehlinve-

lung

Verfahrens.

stitionen rechtfertigten eine Untersuchung über die Realisierbarkeit eines allgemein benutzbaren, von der Entwickgebnis

unabhängigen

berücksichtigt

Stand

und

Das

Trend

jetzt

der

vorliegende EDV

von

Er-

heute

und liefert die Konzeption eines nach der Zukunft hin unbedingt offenen (open-ended) Systems. Eine Darstellung dieser Lösung im „taschenbuch der fernmelde-praxis“ kann natürlich nur einen allgemeinen Überblick bieten. Trotzdem sollen hier alle für das System wichtigen oder typischen Begriffe möglichst vollständig behandelt werden. 2. Das Informations-Verbundsystem 21. Die Bedeutung von Normen Wenn Daten ohne vorherige Absprache ungehindert zwischen EDV-Anlagen beliebigen Typs austauschbar sein sollen, wie es hier zu fordern ist, so müssen sehr genaue,

260

Dokumentation automatisch einhaltbare Normen die gegenseitige Absprache ersetzen. Eine solche Normung ist aber gleichbedeutend mit der Definition einer Computersprache, die hier Informationssprache*) genannt wird. Diese Sprache und die sie beschreibenden Informationssystem-Normen (ISN)*) werden die Grundlage einer automatischen Kooperation zwischen beliebigen Informationssystemen bilden. Die

bei

Verwendung

eine

Bedingung

Kommunikation

genormter

sein,

geben

ohne

kann.

Begriffsstrukturen

Im

die

es

keine

übrigen

wird

da-

sich

die

automatische

erweist

Behandlung der begrifflichen Fragen überhaupt als das Kernproblem eines Informations-Verbundsystems. Ihr wird deshalb auch in dieser Darstellung ein angemessener Rang einzuräumen sein. 2.2.

Begriffe des InformationsVerbundsystems Die nachfolgenden Begriffsbestimmungen mögen eine Vorstellung von den Möglichkeiten eines universalen Informationssystems vermitteln und damit zugleich einen Hintergrund

nahmen

sehen

abgeben,

sollte.

vor

dem

man

alle

weiteren

Maß-

Informationssystem (IS); ein vollautomatisches Rechensystem für Informationsverarbeitung und Aus-

kunftserteilung. Eine leistungsfähige EDV-Anlage, die über angemessene Speicher mit wahlfreiem Zugriff verfügt, bildet als hardware seine technische Grundlage. Das IS wird in der Regel als Teilnehmer-Rechensystem zu organisieren sein und von Teilnehmerstationen (Terminals) aus mit Aufträgen und/oder Informationen versehen werden [5]. Informationszentrum

Einheit

für

die

Erledigung

der

(IZ);

mit

dem

organisatorische Betreiben

eines

1S verbundenen Aufgaben. Diese werden in vieler Hinsicht von denen eines heutigen Rechenzentrums (RZ) verschieden sein, besonders wenn das IS im Verbundsystem gefahren wird. Zu den Unterscheidungsmerkmalen werden auch die aus Sicherheitsgründen besonders hohen personellen und betrieblichen Anforderungen gehören.

261

Fachbeiträge Informationsnetz (IN); technische Funktionseinheit, die aus dem IS, den an dieses unmittelbar oder mittelbar angeschlossenen Teilnehmerstationen (T) und dem hierfür erforderlichen Leitungsnetz besteht (Bild). Informationssystem-Normen (ISN); die b« liebige Austauschbarkeit von Daten ist nur dann Trealisierbar, wenn geeignete ISN vereinbart und in den zu verwendenden Programmen derart ihren Niederschlag finden, daß die Formel gilt: IS

= EDV-Anlage

+ ISN-software®).

Weitere Einzelheiten: Siehe Abschnitte 3.6. und 4.1. Informations-Verbundnetz (IVN); werden mehrere oder alle IS durch ein Datennetz derart miteinander verknüpft, daß eine ungehinderte Kommunikation leitungstechnisch möglich ist, so erhält man ein IVN (Bild1), Ein solches Netz gestattet die Kooperation be-

JN

= Vermitlungsrechner

} 1

Zeichenerklärung

U 4

2

3 VS

Oo

[2] 35 als utentonk

I:

DZ ohne JS DZ mit IS

[2] 92 mit 35 2is Dotentank Rz

Ss

Terminals

Bild 1. Begriffe des Informations-Verbundsystems

Dokumentation liebiger IS, also einen echten Verbundbetrieb. Das IVN wird verschiedene Netzebenen erfordern: Die unterste bilden die (örtlichen) IN, die höchste wird einmal die gesamte Welt umspannen. Informationspool (IP); als rechtliche Grundlage eines Verbundbetriebes muß von allen IS-Betreibern ein IP vertraglich oder durch Beitritt zu einer (Ad-hoc-)Organisation vereinbart werden. Gleichzeitig wird die Wahrnehmung der mit dem Verbundbetrieb verknüpften, vielfältigen Aufgaben einer besonderen Pool-Geschäftsstelle zu übertragen sein. Informations-Verbundsystem Rahmen

eines

IP

zusammengefaßten

IS

kann

(IVS); man

alle als

im eine

technische Funktionseinheit behandeln. Man erhält den Begriff des IVS, indem man den Begriff des IVN von allen speziellen Merkmalen des erforderlichen Netzes abstrahiert (Bild1). Zwar sind auch im IVS die invarianten Merkmale der Datenübertragung zu berücksichtigen, nicht aber die geographische Lage der IS oder die Besonderheiten des Leitungsnetzes. Das IVS gewinnt so die Bedeutung eines Modells, auf das man sich bei der Entwicklung einschlägiger Normen zweckmäfßigerweise bezieht. Datenbank; a) Zusammenfassung vorhandener Dateien nach einheitlichen, die integrierte Datenverarbeitung ermöglichenden Prinzipien; b) — im weiteren Sinne des Wortes — ein IS für Spezialaufgaben. Es sollte im übrigen keine Datenbank schlechthin geben, sondern nur Datenbanken für ... (z.B. Elektrotechnik). Ist in diesen aber das jeweilige Fachwissen vollständig gespeichert, so kann man sich an anderen Stellen auf die Führung aktueller Informationen beschränken. Dieses Verfahren bietet den Vorteil der kürzesten Zugriffszeit zu den am häuflgsten benötigten Informationen, trägt wesentlich zur Senkung der unvermeidbaren Benutzergebühren bei und vereinfacht das Problem der Warteschlangen vor den Datenbanken. Unter diesen Bedingungen werden sich aber Datenbanken auf die Dauer nur als öffentliche oder Gemeinschaftsaufgaben (z.B. des IP) realisieren lassen,

263

Fachbeiträge 23.

Die

Arbeitsteilung

Es gehört zum Prinzip des Informations-Verbundsystems, die Arbeit zwischen Mensch und Maschine stets so zu verteilen, daß jedem der Teil zukommt, den er am besten erledigen kann. Diese Aufgabenteilung hat einen tieferen Sinn: Wollte man eine Dokumentation (d.h. die Erfassung der Informationen) maschinell ausführen, wie es vielfach versucht wird, aber nur für typische Anwendungsgebiete, wie die Nachrichtenauswertung oder sprachwissenschaftliche Textanalysen, sinnvoll sein kann, so wäre

am

Ende

das

Gesamtergebnis

der

Dokumentation

von den Leistungen einer nur geringen Zahl von Fachleuten auf dem Gebiet der software-Entwicklung abhängig.

Niemals

aber

würde

man

in

dieser

Weise

alle

an-

sich

alle

stehenden Probleme lösen können. Man denke nur an das technisch-wissenschaftliche Schrifttum oder den gesamten Komplex der Sachdokumentation. Verteilt man jedoch die Last der Dokumentationsarbeit auf viele Schultern, wie es

im

IVS

nun

einmal

möglich

ist,

so

lassen

Dokumentationsprobleme praktisch gleichzeitig jeweils dafür zuständigen Fachwissenschaftlern

von den lösen.

3. Begriffliche Klärungen 31.

Fundamentale

Aspekte

Bei der Beurteilung eines materiellen oder immateriellen Gegenstandes bestimmt stets das Subjekt-ObjektVerhältnis, d.h. die jeweilige Betrachtungsweise — der Aspekt —, welche objektiven Eigenschaften bzw. begrifflichen Merkmale aus den jeweils vorhandenen ausgewählt und als bedeutsame Attribute bewertet werden. Alle hierbei denkbaren Betrachtungsweisen lassen sich auf vier disjunktive (einander ausschließende) Kategorien zurückführen, nämlich auf die fundamentalen Aspekte der Genese, Relation, Struktur und Funktion. Als bedeutsam gelten unter dem Aspekt der a) Genese: alle wichtigen Fakten Ursache usw.),

264

für die Existenz eines Gegenstandes (Ursprung, Abstammung, Herstellung,

Dokumentation b)

Relation:

jede

wendbarkeit

für

Art

...)

Beziehung

und/oder

die

zur sie

Umwelt

(z.B.

begründenden

Veräuße-

ren Eigenschaften des Gegenstandes, c) Struktur: die statische Zusammensetzung und/oder Beschaffenheit des Gegenstandes an sich und d) Funktion: die Wirkungsweise als raumzeitliche Ursache äußerer, von der Umwelt bemerkbarer Eigenschaften. Aus jedem dieser Aspekte ergibt sich zwangsläufig ein spezifisches (auf den Aspekt bezogenes) Teil-Urteil. Es ist deshalb

unzulässig,

etwa

ein

Teil-Urteil

einem

anderen

oder gar dem Gesamt-Urteil stillschweigend gleichzusetzen. Die bewußte Berücksichtigung dieser Aspekte ist bei der Behandlung von Begriffen stets von Vorteil; sie führt nämlich zu der oft noch fehlenden Klarheit. 3.2.

Der

Auf

Begriff

eine

verzichtet

Kürze

werden;

sicher

Dagegen

an

Definition

soll

sich

des sie

unmöglich. versucht

Begriffes

wäre

(Siehe werden,

in

auch

„Begriff“ der

[17],

muß

hier

wünschenswerten

wesentliche

Erläuterungen.) Merkmale

des

Begriffes an sich so darzulegen, daß hieraus Erkenntnisse und Regeln für die Behandlung allgemeiner begrifflicher Fragen ableitbar sind.

Ausgangspunkt aller den Begriff betreffenden Überlegungen sollte die natürliche Fähigkeit der unbewußten Begriffsbildung sein, die nicht nur den Menschen eigen ist, sondern auch den Tieren. Diese Fähigkeit basiert auf einem angeborenen „Mechanismus“, der einerseits alle gemachten Erfahrungen (einschließlich der sprachlichen), angenommenen Belehrungen (auch die der Werbung;

s.

auch

[13])

und

durch

Reflexion

gewonnenen

Er-

kenntnisse wohlgeordnet in ein abstraktes Gesamtschema des Unterbewußtseins einarbeitet und andererseits allen intentionalen (zielgerichteten) Wahrnehmungen stets ein den Gegenstand der Wahrnehmung identifizierendes Einzelschema, nämlich den jeweils „passenden“ Begriff, intuitiv zuordnet. Dieser auf Assoziationen zurückzuführende Zuordnungsprozeß bewirkt nun das intuitive Wiedererkennen eines Gegenstandes allein aufgrund der

265

Fachbeiträge kennzeichnenden Begriffs-Merkmale. Nur so ist es den Tieren überhaupt möglich, die ihnen gefährlichen Feinde auch auf größere Entfernung von geeigneten Beutetieren zu unterscheiden. Die Fähigkeit der intuitiven Bildung von Begriffen ist deshalb die Grundlage jeglicher intentionalen Wahrnehmung und im Tierreich wohl eina Grundvoraussetzung des Überlebens überhaupt. Die Schwierigkeit einer Definition des Begriffes an sich wird nun dadurch erhöht, daß es unmöglich ist, sich einen Allgemeinbegriff anschaulich vorzustellen. Das gelingt nämlich

nur

bei

einem

Individualbegriff,

der

als

Grenz-

fall des Allgemeinbegriffes am unteren Ende einer Begriffsleiter steht und ein Individuum „meint“. Man kann einen Begriff deshalb nur auf Beispiele anwenden und ihn so, gewissermaßen konkretisiert, dem Bewußtsein erschließen. Es ist z.B. nicht möglich, sich „rot“ vorzustellen, wohl aber eine rote Fläche. Kann man sich also das, was den Begriff ausmacht, auch nicht ganzheitlich vorstellen, so vermag man es doch systematisch zu analysieren, indem man sich an den Merkmalen vorstellbarer Einzelgegenstände orientiert. Dabei gelangt man nun zu folgendem Ergebnis: Der Begriff ist für den Menschen ein Schema, das offenbar nach der Tiefe und der Breite hin gegliedert ist. In dieses Schema werden alle Erfahrungen eingearbeitet. Jede Erfahrung kann aber durch eine Aussage ausgedrückt werden, wie etwa „die Straßenlage des Wagens ist gut“. Betrachtet man nun als Beispiel den Begriff des Wagens, so wird man die Straßenlage ein Merkmal dieses Begriffes nennen, dem man Bedeutung beimißt. Man wird schlieBlich erfahren, welche Ausprägungen dieses Merkmals möglich sind, welche Bedeutung ihnen bei verschiedenen Geschwindigkeiten zukommt usw. So ergibt sich für jedes einzelne Merkmal eines Begriffes ein Existenzbereich, die „Merkmalbreite“ oder die Extension des Merkmals. Die Summe aller male kennzeichnet des Begriffes

266

in einem Begriff den Inhalt oder

enthaltenen Merkdie Intension

Dokumentation Den Umfang oder die Extension fes erhält man dagegen durch Angabe unter diesen Begriff fallen.

des aller

BegrifArten, die

Ein weiteres Eingehen auf den Begriff an sich ist hier nicht erforderlich. Der Zweck der bisherigen Ausführungen

lag

gestatten

in

der

Aufdeckung

werden,

invarianter

Merkmale,

a) den Begriff der Beschreibungsnorm des Begriffes abzuleiten, und b)

den

definieren.

Begriff

der

Information

klarer

aus

dem als

die

es

Begriff

bisher

zu

33. Begriffsbenennungen Die Voraussetzung jeder natürlichen Sprache ist das Kommunikationsbedürfnis. Jede Art von Mitteilung an andere wird sich aber primär immer auf Wahrnehmungen in der gemeinsamen Umwelt beziehen. Versucht man dabei, einem Begriff ein „Zeichen“ zuzuordnen, so wird sich dieses bei häufigem Gebrauch schließlich als weiteres Merkmal in das vorhandene Begriffsschema einfügen und mit diesem eine natürliche Einheit bilden. Wird diese Einheit bei der Wahrnehmung aktiviert, so ist damit auch sofort das zugehörige Zeichen im Bewußtsein verfügbar. Andererseits ist beim Denken oder Wahrnehmen dieses Zeichens sofort der zugehörige Begriffsinhalt „da“, ohne allerdings anders als durch sein „Dasein“ an sich das Bewußtsein zu berühren. Dieses Zeichen ist im Fall der Umgangssprache das Wort schlechthin, das man anwenden kann, ohne dabei über dessen Bedeutung nachdenken zu müssen. (In dieser Freiheit findet übrigens der gerade von Sprachwissenschaftlern

oft

vertretene

„Nominalismus“

seine

wichtigste

Stütze.) Häufig werden deshalb auch der Begriff und das Wort als Zeichen für diesen Begriff (= Begriffsbenennung) nicht klar voneinander unterschieden (z.B. bei der „Begriffsbildung“). Das Verhältnis zwischen Benennung und Begriff entspricht aber seiner Natur nach dem, in Abschnitt 3.7. behandelten, zwischen sprachlichem Ausdruck und Information.

267

Fachbeiträge Die Informationswiedergewinnung im IVS wird nun ganz auf die Verwendung von Deskriptoren*) abgestellt sein. Dazu ist eine klare Sprachregelung erforderlich, bei der im Interesse der Merkbarkeit die natürlichen Gesetze der Assoziation zu beachten sind. Hierbei müssen die gebotenen Möglichkeiten eines vorhandenen Wortschatzes voll ausgeschöpft werden. Das Problem der „bereits vergebenen“

Termini

mengesetzter zu

ist

dabei

Ausdrücke

[15,

17])

34.

Invarianten

(z.

stets

durch

B.

zwecks

Bildung

zusam-

Determination

lösen.

Bei der Behandlung begrifflicher Fragen ist genau zu unterscheiden zwischen Merkmalen und Eigenschaften. Merkmale gehören zum Komplex des Begriffes, Eigenschaften jedoch sind (z. B. physikalische) Eigenschaften realer

Objekte.

Ein

Begriff

von

„absolut

läßt

sich

aus

Merkmalen

zu-

sammensetzen, ein Objekt der Wahrnehmung aber nicht aus seinen inhärenten Eigenschaften. Zwischen Eigenschaft und Merkmal stehen immer die Mittel und Grenzen der Erkenntnis. Merkmale sind gewissermaßen Projektionen der invarianten Eigenschaften (Invarianten) eines Objektes auf das Bezugssystem des Beobachters. Man denke hier z.B. an das Merkmal „rot“, dem keineswegs eine physikalische Eigenschaft „rot“ entspricht. Die zutreffende Bestimmbarkeit der Invarianten aus festgestellten Merkmalen wird von Fall zu Fall verschieden zu beurteilen sein.

Sie

Artikeln)

reicht

bis

zu

zen

des

35.

Probleme

„unmöglich“

gewiß“

(z.B.

(z.B.

bei

hinsichtlich

technischen

der

Gren-

Weltalls).

der

Kommunikation

Die hauptsächlichsten Probleme der Kommunikation, nämlich die rein sprachlichen, lassen sich aus Bild2 ableiten: Klammert man in der Darstellung den durch die Erkenntnismöglichkeit bedingten Unterschied zwischen Sl und dem Sachverhalt S aus, so ergeben sich doch weitere Unterschiede bereits dadurch, daß die Wortbedeutungen (= Begriffsinhalte) von Mensch zu Mensch, zumindest in Nuancen, verschieden sein müssen (s. Ab-

268

I =

——

Urteil

DT

Sachverhalt —_

=g

Vorstellung _ ..

Pragmafische | ....... Me | 51 sprachliche unthese

—_.—.

"I:

| |

im

:

Aussage (mitS2| |... | semantische als Inhalt) | I nf=32

nn

Expedient A

’

692

Bild2.

als

des A=53}

.

| h

\

|

iz

Törungsfrer

| x ommunikaltionskanal

Kommunikationsschema tet B über den

Informationen S 7,52,53

PT

1... Pragmatische nr

|_...|...| »

angenommener

Gegenüberstellung der

MT

ı

|

sprachliche nalyse

für das Beispiel Sachverhalt S“

Pragmatik

nn

Aussage des A

Perzipient B

.—.n

. Semantik

gr

|

+

| „A

Meta-Sprachbereiche

unterrich-

uoneJuawunyogq

„Jrtention ==]

Fachbeiträge schnitte spiel

S3

3.2.

aus

des

B.

der

und

3.3.).

Aussage

Dadurch S1

des

wird A

im

dargestellten

schließlich

die

Bei-

Vorstellung

Führen A und B jedoch einen Dialog, so können derartige Abweichungen durch andere sprachliche Formulierungen des gleichen Sachverhaltes, Erläuterungen usw. korrigiert werden. In diesem Sinne ist die Redundanz (Weitschweifigkeit) der Sprache in der Regel nicht als solche anzusprechen, sondern eher als eine sprachliche Notwendigkeit. Bei der automatischen Kooperation von Informationssystemen läßt sich jedoch von der Möglichkeit der Redundanz kein Gebrauch machen, weder technisch noch prinzipiell. Jeder Begriff und jede Aussage müssen hier eindeutig definiert sein. Erreicht wird dies durch Verwendung genormter Begriffe (Beschreibungsnormen*)) und den Gebrauch kontextfreier Sprachen. 36.

Das Prinzip sprache

der

Informations-

Unter den Aspekten der Struktur und Funktion (s. Abschnitt 3.1.) kann man jede Sprache als ein Nachrichtensystem behandeln, das aus Zeichen und aus Regeln zum Gebrauch dieser Zeichen besteht. Bei der beschreibenden Darstellung eines solchen Systems (= Objektsprache) muß man sich im allgemeinen einer höheren „Sprachensprache“ (= Metasprache) bedienen. Die Metasprache hat dabei lediglich den Zeichen- und Regelnsatz für die Objektsprache zu definieren. Ihr Sprachumfang kann deshalb stets geringer sein als derjenige der Objektsprache. Bei lebenden Sprachen kann die Metasprache (z.B. der Grammatik) natürlich auch mit der Objektsprache identisch sein. Eine Metasprache kann nun wiederum Objektsprache einer anderen Metasprache sein. Man kann so Sprachenhierarchien konstruieren, die Begriffsleitern vergleichbar sind und die Rückführung einer Sprache auf wenige Grundregeln oder -forderungen gestatten. Im Fall der Informationssprache folgenden Grundforderungen ausgegangen:

270

wird

von

Dokumentation a) Die Informationssprache soll eine automatische, anwendungsneutrale Kooperation aller Informationssysteme ermöglichen, welche diese Sprache „beherrschen“. b) Unter dem Aspekt der Relation ist jedes Informationssystem ein Nachrichtensysten. Die Informationssprache soll nun so beschaffen sein, daß sich der Mensch als Benutzer dieses Systems der Elemente seiner Umgangssprache bedienen kann. Die unmittelbare Spracheingabe für diesen Zweck muß ohne Änderung der Informationssprache jederzeit realisierbar sein. c) Die Informationssprache soll international anwendbar sein. Erforderliche Sprachübersetzungen müssen für alle kontextfreien Satzstrukturen der Objektsprache automatisch ablaufen. Die Informationssprache muß ihrem Wesen nach eine Metasprache sein. Sie wird mit relativ wenig Regeln den großen Sprachumfang einer Objektsprache zu beschreiben haben. Die praktische Anwendung so festgelegter Sprachregeln

mag

einem

vernunftbegabten

Menschen

immer möglich sein, für einen Automaten, den Informationssystem schließlich darstellt, ist sie meiner Form gewiß unmöglich.

wohl

ein jedes in allge-

Diesen Mangel kann man aber durch folgenden Kunstgriff ausgleichen, der damit zugleich das Prinzip der automatischen Kommunikation begründet: a) Es wird stets mit einer Mischung aus Metasprache und Objektsprache gearbeitet. Ein Beispiel (das aber keineswegs der Syntax der Informationssprache genügt) möge dies erläutern: „Subjekt (die Metasprache) — Prädikat (beschreibt) — Objekt (die Objektsprache).“ In der Praxis bedeutet dies die Verwendung von Datenstrukturen, die Objektdaten*) und Metadaten*) miteinander zu „unabhängigen

b) legung

Alle auf

Daten“

verbinden.

Kommunikationsprozesse elementare

werden

Teilprozesse

durch

Zer-

zurückge-

führt. Für die Bearbeitung eines jeden Teilprozesses werden spezifische, aufeinander abgestimmte (konjugierte) Funktionsprogramme a und b derart verwendet, daß die vom Programm a (z.B. eines IS

271

Fachbeiträge in X-Dorf) produzierten unabhängigen Daten ter von dem Programm b (z.B. eines IS in Y-Dorf) tig

dazu

interpretiert

nur

und

erforderlich,

Daten

eine

gramm

b

verarbeitet

den

Leitadresse

werden

vom

können.

Programm

(gewissermaßen

als

a

spärichEs

ist

erzeugten

innere

An-

schrift) mit auf den Weg zu geben, aus der später automatisch erkennbar ist, daß sie von dem konjugierten Proverarbeitet

werden

müssen.

In der Praxis ist nun eine Klassifizierung derart vorzunehmen, daß eine Vielzahl begrifflich gleicher Teilprozesse zu einer Funktion vereinigt werden. — —

Durch

ISN

sind

sodann

festzulegen

die Definition der Funktion und der metasprachliche Code für die Verständigung zwischen den konjugierten Funktionsprogrammen a und b.

Die

hier

dargestellte

Behandlung

der

Kommunikations-

prozesse ist gleichzeitig ein typisches Beispiel für die Art, in der sich die Regeln der Informationssprache realisieren lassen. Die Leistung dieser Sprache hängt damit aber nur von ihren Zeichen und den auf diese anzuwendenden Regeln ab. Ihnen muß deshalb, wie schon bisher, unser Hauptaugenmerk gelten. 37.

Information

und

Nachricht

Die folgenden Ausführungen sollen der Beseitigung einer Begriffsverwirrung dienen, an der die Terminologie der Informationstheorie nicht schuldlos ist. Zunächst einmal ist hervorzuheben, daß das Objekt einer Information — auch im semantischen Sinne der Umgangssprache — stets ein Sachverhalt ist, über den etwas ausgesagt oder festgestellt wird. Der Inhalt einer solchen Aussage oder Feststellung, das „Urteil“, ist stets die Information (siehe Bild 2).

Die

Information

ist

also

abstrakter

Natur.

Durch

ihre Existenz in einer Aussage ist sie stets eine Information für... und deshalb als solche auch stets eine potentielle Information. Damit sind aber Nachricht und Information klar gegeneinander abzugrenzen: Eine Information kann nur Inhalt einer stets konkreten Nachricht sein, nicht aber diese selbst.

272

Dokumentation Bezieht man sich nun auf die sprachlichen Bereiche der Semiotik (= Zeichentheorie), die sich unter den verschiedenen Aspekten ergeben — Syntaktik (Struktur), Semantik (Funktion), Pragmatik (Genese und Relation) —, und weiterhin auf hier nicht zitierte Arbeiten von Carnap, Bar-Hillel und MacKay (s. z.B. [2]), so sind folgende Unterbegriffe der Information zu unterscheiden: syntaktische, semantische und pragmatische. Zur Vermeidung von Mißverständnissen sollte man deshalb in der Informationstheorie folgende Termini verwenden: „Syntaktische Informationstheorie“ und „syntaktischer Informationsgehalt“ statt „Informationstheorie*

und „Informationsgehalt“. Hier soll nun keineswegs versucht werden, die Begriffe der semantischen und/oder pragmatischen Information mathernatisch zu formulieren, wie es an anderer Stelle schon versucht wurde. Die Information an sich ist hier von Interesse! Unter Hinweis auf das Begriffsschema (s. Abschnitt 3.2.) und das vergleichbare Schema einer Beschreibungsnorm (Bild4) kann die (von der sprachlichen Darstellung unabhängige) Einheit der semantischen Information als Inhalt einer elementaren (nicht mehr unierteilbaren) Aussage definiert werden. Obwohl diese Einheit als Zählgröße verwendbar ist, so interessiert sie hier doch mehr als Baustein automatisch auswertbarer Informationskomplexe (z.B. Artikelbeschreibungen). Weitere Definitionsmöglichkeiten, die sich in Verbindung mit den Beschreibungsnormen anbieten, können hier übergangen werden. Anzumerken wäre noch, daß die Problematik von Informationssprache

pragmatischen

und

IVS

gewiß

zum

Informationstheorie

Bereich

gehören.

der

4. Realisierung 41.

Allgemeine

Fragen

Nach dem in Abschnitt 3.6. dargelegten Prinzip wird jeder Kommunikationsprozeß in eine Kette elementarer Teilprozesse zerlegt, die jeweils zwischen zwei konjugierten Funktionsprogrammen ablaufen. Alle Teilprozesse 18 Fernmelde-Praxis

273

Fachbeiträge

#22

-yDraI8

'MzZq

(T Yıyas)

sunueisordisyqun

=

I

'q

'v

:aruwa

"UISWWOUIZUEL uap ur |) uaseydyneiqv (F_ ‘E sıomaf usjsjeq usFäpgusq jap uUfssuspueyIoA wap uoA Alduryge SIE Ialy (FIOA-Z Iapo nz ZunIsInelIg JIOA-X 'FIOA-X uf) SI Iap IyemsnYy :£ ls (N) Ylayds wapusysZıayloA Isqnus3as az ue JlepsquyoW = za ‘a :(E 'z PIIWpS) Swureidoldsuotyyung Sleinpou 331719M

aus

(onymsadooy) Eyyag (Fog-z) st (Moghlse

T

| |

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l

1 Tamyag I aa

= dA !wuwels -wwelSoldIs}unN UI WWEISOII SOTTSUOIJUSAUON SI :usjnapaq S = WaISsÄssgelmsd 'MZq -o1rdsuogestuedlo uoj}eladooy uUsypseuIoIne 'E PIE Sstemyylıyps SSp Zunalqy sdizulld

TT

(Mog-2)st

ers

days

274

Dokumentation können damit isoliert von den anderen betrachtet werden; es gibt nämlich zwischen ihnen auch keinen unmittelbaren Datenverkehr, sondern nur einen mittelbaren, der über gemeinsame Datenfelder führt. Die Funktionsprogramme gehören ausnahmslos zur ISN-software. Sie sind als universell verwendbare, selbst-adaptive Programm-Moduln zu konzipieren, die sich von einem Organisationsprogramm zu beliebigen Programmkomplexen automatisch zusammenstellen lassen. Das Problem der Verwendung modularer Funktionsprogramme liegt in der Auswahl und sinnvollen Verkettung für einen vorgegebenen Zweck. Eine solche Verkettung kann sich nun durchaus auch auf die Funktionsprogramme anderer IS erstrecken, wenn dies die Erledigung einer gestellten Aufgabe verlangt. Man kommt so, wie in Bild3 gezeigt wird, zu einer der möglichen Arten der automatischen Kooperation von IS. „Automatisch“ bedeutet im vorliegenden Fall, daß das IS aufgrund seiner in Listen gespeicherten oder eigens für diesen Zweck ermittelten Informationen über vorhandene Kooperations-Möglichkeiten selbständig die Entscheidung über Art und Umfang der erforderlichen Maßnahmen trifft. Die Informationssprache wurde eingangs als die Sprache der Computer bezeichnet. Unter dem Aspekt der Funktion eines IS darf man aber eigentlich nur von „Teilsprachen“ konjugierter Funktionsprogramme reden: Aus dem Gesamt-Zeichensatz der Informationssprache werden ja Teil-Zeichensätze für Teilsprachen gebildet. Umgekehrt genügt es aber, den Zeichensatz der Informationssprache ledigliih um die hinzukommenden Zeichen zu vermehren, wenn eine neue Funktion eingeführt werden soll. Diese jederzeit gegebene Erweiterungsmöglichkeit verleiht dem IVS den Charakter eines nach der Zukunft hin unbedingt offenen Systems. Die nun besonders in der Anfangszeit und auch später unvermeidbaren Normänderungen, an die man hier denken mag, lassen sich im übrigen durch automatische Umcodierung aller Daten leicht verwirklichen, sofern die extern gültigen Normen

18*

275

Fachbeiträge ausschließlich werden.

in

auswechselbaren

Codelisten

geführt

An dieser Stelle sollte auch die uneingeschränkte Freiheit der technischen Entwicklung hervorgehoben werden: Die im IVS erforderlichen Normen können nämlich intern durchaus individuell realisiert werden. Es ist auch naheliegend, einem IS zur Ausnutzung seiner Kapazität weitere Aufgabenbereiche der EDV zu übertragen, zumal praktisch alle in der EDV bereits vorhandenen Dateien unverändert in ein IS eingeführt werden könnten; es ist dazu nämlich lediglich erforderlich, jeder Datei ihren speziellen, mit einer „Datenbeschreibungstafel“ (DDT) [7] vergleichbaren „Dateischlüssel“ mitzugeben. Wenn

auch

im

Abschnitt

2.2.

als

Formel

angegeben

wurde „IS = EDV-Anlage + ISN-software“, so sollte damit nicht gesagt werden, daß jede beliebige Anlage mühelos als IS eingerichtet werden kann. Die wichtigste Grundlage

(nach

eignete, zu

der

der

vom

z.B.

hardware)

Hersteller

auch

ein

als

bildet

auf

jeden

bereitzustellende „automatische

Fall

eine

ge-

Basis-software,

Datenbank“

fun-

gierendes Datenbank-Betriebssystem gehört. Art und Umfang der speziellen ISN-software richten sich dann nach dem vorgesehenen Verwendungszweck und erlauben im übrigen eine schrittweise Ergänzung.

Ist so also ein — noch inhaltsleeres — IVS definierbar, so müssen die weiteren Überlegungen jetzt von der Objektsprache ihren Ausgang nehmen. Dazu mögen die folgenden Abschnitte — trotz ihrer Kürze — einen geeigneten Überblick über die wichtigsten Begriffe der Dokumentation und deren Anwendung vermitteln. 42.

Gegenstandsdokumentation

Gemäß Abschnitt 3.5. verlangt die automatische Kommunikation eindeutig definierte Begriffe und Aussagen. Hierzu sind exakte Begriffsbestimmungen unerläßlich. Die üblichen Methoden der Begriffsdefinition sind jedoch unzureichend: Die Nominaldefinition, die der Wortbedeutung (s. Abschnitt 3.3.) gilt, ist nicht automatisch auswertbar und deshalb nur für Grundbegriffe*) zulässig. Die Realdefinition setzte dagegen ein universelles, zeitloses Klassi-

276

Dokumentation BESCHREIBUNGSNORM EINGABE-TODE

(ANFANG)

"E1,BNN

were va: une

IN-NR NAMEN BENENNUNG KURZZEICHEN MNRCIND SCHICHTART- WIDERSTAND (1N) (I=KOHLE»2=METALL,ISMETALLONYD)

3

sswaraamnuunua

ABSLOCHEN I ALSFÜELLEN

414

QUALITAET,BAUELEMENT

14,

1» =WIDERSTAND»FEST+SCHICHT

WFS 442 434004 2 2

(1N)

ÜLZNORHALRFI.2aERHOEHT tKOMMERZIELLI.I3SMESSQUALTTAET) ANWENDUNGSKLASSE BAUELEMENT (3A) "-"BEI LK NEUE KARTESWEITER MIT WIDERSTANDSWERT NENNWERT fOnM) (an max? TOLERANZ [V.H.] (2 N MAX) RELASTBARKEIT»WIDERSTAND

1 2 1 2

NENNWERT {W) (IN ZUL. TEMPERATUR

=

e-2 9-1

1 2

ART

t

| l

c1N)

4=PLASTIM) BESTAENDIGKEIT (O=NICHT FESTGEL.s1=JAs2=NEIN) SEGEN FEUCHTIGKEIT (IND GEGEN SALZWASSER (1N)

l I | I !

ABMESSUNGEN. WIDERSTAND,FEST

l

=--BEI

LK

LAENGE

11-1

ZAHL

19-2 11

11-2

NEUE

[MM]

|

l !

ART

I

(1N)

(1N)

REARBEITER NAME

STELLE

(16

(6 A MAX) A

EINGABE-CODE

AUFGESTELLT: MIT

46

=

I l

(ENDE) GEPR.:

KONTROLLDRUCK

NORM-GEPR.: VERGL.:

AA

2 2

|

I

MAX)

SACHLICH

9

ı

(1FENDKAPPEN» 23FAHNEN»IFDRAHT)

12

SELUCHT:

MIT

Man)

DURCHMESSER IHM) (IN HAX) ANSCHLUESSE WIDERSTAND

12-2

12-1

KARTESWEITER

{IN

414

|

I I

10-1

"EI,BNN

!

ART DER UNTERLAGE (in) (1=DIN,?=KL,32NATO-H2G)

U1=LACK» 22KERAMIK» IFGLAS:

9-2

ı0

\ \ \ i

BEZEICHNUNG DER UNTERLAGE (6 A MAX) SCHUTZSCHICHT,BAUELEMENT

9

414

MAX)

2 -ı BEL. 100 Y,H. [GRAD C) (3 N MAX) 2 -2 BEL. - © V.H. [GRAD CI (5 N MAXI TEHPERATURKOEFFIZIENT-WIDERSTAND 1 NENNWERT IV.H./GRAD c) (2 DEZI 2 GUELTIGKEIT (O=ALLGENEIN»1=BEGRENZT) 7- 2-1 nBERER WEAT {GRAD CI) (3 N MAX) 7 2-2 UNTERER WERT [GRAD CI (3 N MAX) 8 KOERPERFCRM

8-1

HSF

‚BNN

'5,

"E2

A-1410 MEIER NOMENKLATUR-GEPR ,.:

FREIGEGEBEN:

ABLEGEN

BEI:

Bild 4. Beispiel einer Beschreibungsnorm

277

Fachbeiträge Aikationssystem voraus, würde dann zwar das „Wesen“ eines Gegenstandes durch Angabe seiner Position in einem Begriffsfeld deflnieren, nicht aber über alle in der Praxis interessierenden Merkmale Auskunft geben können. (Als Erläuterung hierzu möge folgende Begriffsleiter dienen: Haussperling — Sperling — Fink — Singvogel — Vogel — Wirbeltier— Tier.) In Übereinstimmung mit dem natürlichen Begriffsschema (s. Abschnitt 3.2.) und gestützt auf die Praxis des US-Katalogsystems (s. [20]) werden deshalb automatisch auswertbare Gegenstandsbeschreibungen verwendet. Hierbei wird übrigens die Möglichkeit der nachträglichen

Klassifikation,

z.B.

zur

besseren

Manipulation

von Datenbeständen, stets geboten sein. Das in Bild4 gegebene Beispiel entspricht hinsichtlich der intensionalen Struktur dem Prinzip, nach dem seit 1948 für das USKatalogsystem etwa 13 000 „Beschreibungsmuster“ (BM) erstellt wurden. (Diese matisch auswertbare

BM werden Unterlagen

z.Z. übrigens auf autoumgestellt: die „neuen

FIIGs" = Federal Itern Identifikation Guides. Die dabei offenbar beabsichtigte Vereinfachung [20] läßt allerdings eine erhebliche Verringerung der bisherigen Begriffstiefe erwarten.) Bei allen Gegenstandsbeschreibungen wird nach dem Prinzip verfahren, den zu definierenden Begriff auf ein£fachere, bereits definierte zurückzuführen. Hierbei gelangt man schließlich zu Grundbegriffen, die entweder nicht mehr reduzierbar sind (z.B. „rot“, „rund“), weil es sich um reine Verstandesbegriffe handelt, oder die keiner weiteren Definition bedürfen (z.B. „Sauerstoff“, „Tier“). Als Beschreibungshilfsmittel sind bei der Dokumentation ausschließlich Beschreibungsnormen (BN) bei der Informationssuche aber Beschreibungsmuster (BM)

zu

verwenden.

BN

verlangen

genaue

und

vollstän-

dige Gegenstandsdaten und liefern Normbeschreibungen (NB). (In der Praxis können die erforderlichen Daten durchaus schrittweise ergänzt werden; das IS kann diesen Prozeß überwachen.) Das zu einer BN gehörige BM muß nun stets die Angabe von Bereichen zulassen, innerhalb derer die Merkmale als ähnlich zu gelten haben. Bei gleicher Begriffsintension fragt die BN also nach der

278

Dokumentation individuellen Ausprägung der Merkmale, das BM jedoch nach deren zugelassener Extension (s. Abschnitt 3.2). BN und BM bilden so stets eine Einheit; sie gehören als Zei« chen der Informationssprache zu den ISN. Mittels BN sind nun nicht nur körperliche Gegenstände, sondern auch Datensätze, Prograrmme, Verfahren usw. zu beschreiben (s. [4, 10] als Beispiele). Ein wesentliches Merkmal aller so erstellten NB ist der Begriffsaufbau aus semantischen Informationseinheiten, die sowohl als Objekte automatischer Auswertungen wie als Ansatzpunkte („Subjekte“) automatischer Assoziationen geeignet sind. Hiervon kann besonders in der Literaturdokumentation Gebrauch gemacht werden [1]. 43.

Deskriptoren

Unter Deskriptoren versteht man in der Dokumentation des Schrifttums dem Titel entnommene „Stichwörter“, den Inhalt beschreibende „Schlagwörter“ und gegebenenfalls sonstige Angaben, mit denen eine Veröffentlichung so beschrieben werden kann, daß sie aufgrund dieser Angaben oder einer Auswahl hiervon zu einem späteren Zeitpunkt

unmittelbar

oder

innerhalb

einer

„durchschaubaren“

Menge von Dokumenten wieder aufzufinden ist. Man nennt die Deskriptoren deshalb auch Schlüsselwörter. Als Deskriptoren dienen in jedem Fall Fachausdrücke (Termini), die aus besonderen, diesem Zweck dienenden Wörterverzeichnissen (Thesauren*)) auszuwählen sind. In der Gegenstandsdokumentation treten nun neben die bisherigen Schlüsselwörter noch die elementaren Aussagen der NB. In Anlehnung an die Terminologie der Begriffsdefinition ist deshalb zweckmäßig zwischen Nominaldeskriptoren (NDr) und Realdeskriptoren (RDr)

von wie als

zu

unterscheiden.

„multivalente“

als

solche

Zu

NDr

„meinen“

die

Beschreibung

Sachverhalten, RDr dagegen diese selbst. RDr können, Bild4 zeigt, stufenweise gegliedert sein; sie stellen

den

durch

RDr

Formenschlüssel

RDr

ISN

rechnen [8]

selbst

Begriffsinhalte

festzulegen.

usw.

auch

Namen,

dar

Stücklisten,

und

sind

Tabellen,

279

Fachbeiträge 44. Darstellung der Daten Die in Abschnitt 3.6. erwähnten unabhängigen Daten werden natürlich auch bei der internen Speicherung verwendet. Dadurch ist es selbst-adaptiven Funktionsprogrammen überhaupt erst möglich, beliebige NB, Dateischlüssel usw. zu interpretieren. Als Anwendungsbeispiel der erzielbaren Flexibilität sei der programmierte Unterricht (CAI) genannt: Hier könnte man die Lehrprogramme gut durch Lehrstoffe in unabhängiger Datenform ersetzen und von einem komfortablen Einheitsprogramm verarbeiten lassen. 45.

Bezeichnung

und

Benummerung

Die Frage der Bezeichnung von Gegenständen oder des Gebrauches von Identnummern oder Schlüsselzahlen ist vom Benutzer eines IS einfach zu beantworten, denn er unterscheidet nur zwei Möglichkeiten: a) Er kennt den Gegenstand, dann nennt er dem IS die Identnummer oder auch den Namen, b) er kennt den Gegenstand nicht und sucht ihn, dann beschreibt er ihn dem IS mittels BM, und das IS besorgt dann das Weitere. Die Verwendung eines Kataloges kann also entfallen. 46.

Thesaurus

Der Thesaurus hat hier eine andere, deutung als in der Titeldokumentation

umfassendere Be[6, 14]. Er ist der

ruhende

führt

Pol

eines

IS.

Über

ihn

allein

allen in der Datenbank des IS gespeicherten nen. Alle Daten werden nämlich nach dem

Bild5.

der

Weg

zu

InformatioPrinzip der

Erläuterung der Informationsermittlung am Beispiel einer Fernsprechauskunft Es bedeuten: DI = Familien- oder Firmenname; D2 = Vorname (nach Familiennamen); D3 = Zusätze, Adelstitel, Vorsatzwörter; D4 = 'akad. Grade, Titel; D5 = Berufs- oder Geschäftsbezeichnung; D6 = Straße; Nr = Haus-Nr, (nicht als Deskriptor); FB = Teilnehmer-Datei; V = Nachweis der Deskriptorenverwendung; J = lfd, Internnummer als Code; VA = Virtuelle Adresse; M, Li, L2, T = techn. Codes (Metadaten); H = Häufigkeit der Verwendung in der Datei; A = Zahl der den Datensatz betreffenden Anfragen

280

D5=Metzgerei , 06 =Frankfurfer Landstrasse

“

I on 4

Dr

7

i4

$

vi

Din 7]

ESS

4

2

9

/

/

WELT N

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N

7

TELEB:

Datei der

Z—

7

Am

eines ON

LT HJ

Deskripton

34| 567_| METZGEREI 12 J DB 0 03° m [m 37636 | 737 ] 23%] I N I jeer

)

62

m

A I6| 828 [FRANKFURTER LANDSTRASSE

_——

F-Teilnehmer

N

.

L2

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628 | 233 \

Ds Ds | M_12|A 1567 | szs | 102 [70| 8] sonst. daten I

183

Ergebnis= F 31696 „ WINTER ‚KARL, METZGEREI , FRANKFURTER LANDSTRASSE

-D5—

-)6

-B— 102

uogejuaunyoq

2 Suchdeskripforen: ——

Fachbeiträge Indexdatei abgelegt. Gleiche Begriffe in verschiedenen Dateien werden nicht durch Adreßstrukturen miteinander verknüpft, sondern durch die Gleichheit der Begriffsbezeichnung. Der Thesaurus führt alle Namen, Benennun« gen, Nummern usw., berücksichtigt alle z.B. in [14] ange gebenen Forderungen und „weiß“ im übrigen aus Verwendungsnachweisen,

unter

welcher

„virtuellen“

Adresse

die Informationen abgespeichert sind. Dazu genügt es, die als Transporteinheit zum Hintergrundspeicher dienende „Seite“ zu kennen. Hierbei sind verschiedene Nachweisarten nebeneinander möglich. (In Bild5 werden unter „V“ 14 Bits für 14 Seiten verwendet.) Die Optimierung des Verfahrens kann man übrigens dem IS überlassen. 47.

Informationswiedergewinnung (Retrieval)

In Bild5 ist an dem Beispiel einer Fernsprechauskunft das Suchverfahren mittels Deskriptoren erläutert. Das gegebene Beispiel ist übrigens leicht auf andere Verhältnisse übertragbar. Hier führt die Anfrage zu einer Übereinstimmung auf Seite 4. Mit den Internnummern J5 = 567 und J6=628 kann nun der zutreffende Datensatz bestimmt werden. Zur Organisation ist zu sagen: FB wird nach F-Nrn. geordnet. In D1...D6 existieren unveränderliche, nach J fortlaufend besetzte Listen. Über z.B. D62 führt der Weg von J = 628 zur virtuellen Adresse 239 des

Textes

(hier

des

Straßennamens).

Auf

diesem

Wege

sind die Verwendungsnachweise automatisch zu rekonstruieren. Damit aber können Thesaurus und Teilnehmerdatei automatisch gepflegt werden. Da nun in der Teilnehmerdatei alle Deskriptoren durch Nummern ersetzt werden, wird ein erheblicher Speicherplatzgewinn erzielt, der den Mehraufwand für den durch D1...D6 repräsentierten Thesaurus u.U. ausgleicht. 48.

Der den Benutzern zu bietende Dienst Die Hauptmerkmale eines IS werden seine ständige Informationsbereitschaft und die Möglichkeit der automatischen Kooperation mit anderen IS sein. Alle Regelaufträge werden dem IS mittels BM erteilt. Der Dialog mit

282

Dokumentation dem System kann auf die BM-Ermittlung beschränkt werden. Im übrigen werden alle Vorteile der schon bekannten Informationssysterne (MIS) realisierbar sein. 5. Schrifttum

11] [2] [3]

Bauer, J., und P. Mertens: Ansätze zur assoziativen Recherche bei der automatischen Informationserschließung. Elektronische Datenverarbeitung 9 (1967), H.9, S. 429-432, Cherry, C.: Kommunikationsforschung — eine neue WIssenschaft. (Übers. von P. Müller.) In der Reihe Welt im werden. S. Fischer Verlag 1963. Cremer, M.: Dokumentation. DK-Mitt. 13 (1968), Nr. 5, S. 17—20. "

[4 Gross, [5]

[6]

ın (8] [9] 110] 11] [12] [13] 114] 115]

F.,

und

H.Muhme:

IBM/360-Stücklistenprozessor.

Ein Datenorganisationsprogramm für Adreßverkettung. IBM Nachr,. 17 (1967), H. 185, S. 692—696. Händler, W, (Hrsg.): Teilnehmer-Rechensysteme. Vorträge der Fachtagung der Nachrichtentechnischen Gesellschaft im VDE (NTG) in Erlangen v. 20. bis 22.9. 1967. R. Oldenbourg Verlag München-Wien 1968. Heinzmann, G.: Erfahrungen bei der Erstellung eines Thesaurus „Elektrotechnik“, dargestellt am Beispiel des Teilthesaurus „Meß-, Steuerungs- und Regelungstechnik“. ZPF 20 (1968), H. 21, S. 838—842. Lutz, Th.: „Management Information Systems (MIS), Die Datenbank und ihre Probleme. IBM Nachr. 18 (1968), H. 192, S. 457—464, . Opitz, H.: Teilefamilienfertigung. DIN-Mitt. 46 (1967), H. 11, S. 523—533. Pietsch, E.: Dokumentation und Information auf dem Wege zur Wissenschaft — Inhalt und Wandel der Begriffe, Nachr. Dok. 19 (1968), Nr. 6, S. 199—207. Schneider, W., und H.Lauterbach: Technische ArtikelDokumentation und maschinelle Sachidentifizierung mit Hilfe der elektronischen Datenverarbeitung (EDV). DINMitt. 46 (1967), H.10, S. 4898—500, Solger, H.: Erster Bericht über den Stand der angewandten Nurmmerungstechnik. DIN-Mitt.46 (197), H.2, S. 6574. Steinbuch, K.: Taschenbuch der Nachrichtenverarbeitung. Springer-Verlag Berlin/Heidelberg/New York 1967. Wallner, E. M.: Vorurteil und Gesellschaft. Studium Generale 21 (1968), S. 995—1010. Wersig, G.: Eine neue Definition von „Thesaurus“, Nachr. Dok. 20 (1969), Nr.2, S. 5462. wüster, E.: Internationale Sprachnormung in der Technik. Sprachforum, Beiheft2. Zweite, ergänzte Auflage. H. Bouvier & Co., Bonn 1966.

283

Fachbeiträge 116}

(ohne Verfasserangabe): ALIBABA, Ein Dokumentationssystem für Bauteile, Siemens AG — Sonderdruck Hannover-Messe 1968, Best.-Nr. 2-2100-603. 17] (ohne Verfasserangabe): Begriffe und Benennungen, allgemeine Grundsätze, Normblatt DIN 2330, Juli 1861. {18] (ohne Verfasserangabe): Informationsverarbeitung, Begriffe. Normblatt DIN 44300, April 1965. 119] (versch. Verf, über ein Generalthema): Sprachfragen der Datenverarbeitung (Weisgerber, L.: Sprachfragen der Datenverarbeitung; Herweg, W.: Ausbildung, Tätigkeit und Stellung in der Datomation; Wolfangel, P.: Wörterbücher der Datenverarbeitung). Muttersprache 79 (1969), Heft 3. 120) Groger, H.-J.: Einheitliche Materialkatalogisierung. Unterrichtsblätter (B) 22 (1969), H. 6, S. 155—158, Anmerkung: Hier wurden bewußt nur typische und/oder einem größeren Leserkreis auch zugängliche Fundstellen aufgeführt, Weitere sind diesen zu entnehmen, besonders [12, 5, 2, 15, 19, 9].

284

Bemessung

von

Wählnetzen

Wirtschaftliche Bemessung der Verbindungswege von Wählnetzen mit Leitweglenkung Bearbeiter:

Karl

Heinz

Wittland

1. Allgemeines Neben der Richtigkeit wissenschaftlicher Sicht,

des angewandten Verfahrens aus müssen für das wirtschaftliche

Bemessen eines Wählnetzes noch zwei Voraussetzungen erfüllt werden: Das anzuwendende Bemessungsverfahren muß einfach zu handhaben sein. Der Anwender muß von der Richtigkeit der theoretischen Grundlage überzeugt sein,

nung Das

damit

er

nur

allzu

unnötige

messung lich erst

sich

nicht

Zuschläge oft

veranlaßt

zu

bei

der

Berech-

Bestreben,

bei

der

machen.

anzutreffende

auf der „sicheren Seite“ dann ausgeschaltet sein,

sieht,

Be-

zu liegen, wird vermutwenn elektronische Da-

tenverarbeitungsanlagen (EDV-Anlagen) die Bemessung vollständig durchführen. Obwohl bis dahin noch einige Zeit verstreichen wird, ist es wesentlich, ein Verfahren zur wirtschaftlichen Bemessung von Wählnetzen zu haben, das programmierbar ist und dem Rechner wenig Rechenzeit abverlangt.

Das im folgenden näher beschriebene Verfahren ist neu. Erst die heutige gut entwickelte Verkehrstheorie hat es ermöglicht, die bisherige Bemessungsvorschrift abzulösen. Darum soll das neue Verfahren auch so weitgehend beschrieben werden, daß es wirtschaftliche Bemessung garantiert. 2. Verbindungswege von Wählnetzen mit Überlaufverkehr Der Überlaufverkehr ist der Teil des Verkehrsangebots, der von einem Leitungsbündel nicht verarbeitet werden kann und einem anderen Bündel (Überlaufbündel) ange-

285

Fachbeiträge boten wird. Dieser Überlaufverkehr wird leitungsbündeln (Ql-Bündeln) abgegeben. folgende Unterschiede gemacht:

von den QuerDabei werden

Die I.Ql-Bündel führen nur Grundverkehr. Ihr Angebot hat reinen Zufalls-Charakter. Es ist zufällig, weil die Verbindungswünsche der Fernsprechteilnehmer insgesamt dieses Angebot erzeugen. Die Verbindungswege von I1.QlBündeln reichen jedoch nicht aus, den Verkehr abfließen zu lassen. Die Leitungsbündel sind bewußt auf wirtschaftlich optimale Größe zugeschnitten, um nicht in einzelnen Leitungen nur Verkehr in der Hauptverkehrsstunde (HVStd)

anzutreffen.

Dies

ist

vertretbar,

weil

der

Über-

laufverkehr kein Verlustverkehr ist, sondern in IL, II. usw. Ql-Bündeln und zuletzt im Kennzahlweg (KZW) noch verarbeitet werden kann. Den II., III. usw. Ql-Bündeln wird meistens auch Grundverkehr angeboten. Der von den 1.Ql-Bündeln nicht verarbeitete Verkehrsrest kommt hinzu. Weil dieser Rest dichtgedrängt darauf wartet, abfließen zu können, muß er auch eine andere Eigenschaft als Zufalls-Charakter haben. Es entsteht eine Häufung von Belegungseinfällen. Dieser Häufungseffekt muß besonders berücksichtigt werden. Das bisherige Bemessungsverfahren hat es nicht getan. Die Überlaufbündel und damit auch der KZW als Letztweg waren dadurch zu knapp bemessen. Es kommt hinzu, daß Überlaufbündeln neben reinem Zufallsverkehr auch mehrere

Verkehrsreste,

die

von

mehreren

Ql-Bündeln

über-

fließen, angeboten werden können. Dann tritt häuflg der Fall ein, daß diese Ql-Bündel fast nur Überlaufverkehr erhalten. Die Überlaufverkehr aufnehmenden Ql-Bündel unterscheiden sich daher manchmal sehr voneinander, je nachdem, wie groß der noch abzuwickelnde Grundverkehr ist. Der Kennzahlweg wird im Regelfall neben Überlaufverkehr auch Zufallsverkehr führen. Als Letztweg muß er jedoch zusätzlich Verkehrsüberlastungen aufnehmen können. Diese werden nicht durch den eigenen Grundverkehr, sondern ausschließlich durch überlastete Überlaufbündel enistehen. Der Häufungseffekt macht sich daher besonders beim KZW bemerkbar.

286

Bemessung

von Wählnetzen

Die Überlastungsempfindlichkeit von Letztwegen, die auch Grundverkehr führen, gegenüber solchen, die nur mit Überlaufverkehr

betrieben

verkehrstheoretische

werden,

Untersuchungen

ist

größer.

gezeigt

Dies

[3].

haben

3. Bemessungsgerechte Erfassung von Verkehrsresten Der Verkehrsrest oder Restverkehr ist R= A— y. Er ist der Teil des Angebots A, der abgewiesen wird, weil der Verkehrswert y der Abnehmerleitungen N überschritten wird. Wenn Verkehrsrest werden, daß

bisher nicht vom Restverkehr, sondern vom die Rede war, so sollte damit ausgedrückt es sich nicht um Verlustverkehr, dafür aber

um Überlaufverkehr handelt. Die statistischen Eigenschaften des Verkehrsrestes können zwar vollständig erfaßt werden, für die Praxis reicht jedoch ein Verfahren aus, das nur die Streuung des Verkehrsrestes zusätzlich berücksichtigt. Es ist als Streuwertverfahren bekannt. Die II. Anrufsucher-Stufen (AS-Stufen) in den Wählsystemen 55 und 55v werden bereits seit Jahren danach bemessen. Dabei handelt es sich jedoch um Abnehmerbündel, die mit voller Erreichbarkeit betrieben werden. Das Streuwertverfahren für Bündel mit begrenzter Erreichbarkeit ist erst seit einigen Jahren bekannt [6]. Aus diesem Grunde ist es erst jetzt möglich, für die Bemessung von Wählnetzen mit alternativer Leitweglenkung ein neues Verfahren einzuführen. Der auch schon vom früheren Verfahren Verkehrswert R des Verkehrsrestes hat Streuung g? folgende Beziehung:

her bekannte nun zu der

®@ZR. o? ist stets größer als R. Bei reinem Zufallsverkehr, der als Verkehrsrest von einem Bündel mit 0 Leitungen aufgefaßt werden kann, ist o2 gleich R. In der Praxis wird mit dem Streuwert D als Differenz von Streuung und Verkehrswert gerechnet.

D=-o—R. 287

Fachbeiträge Bei 092=R, d.h. bei reinem Zufallsverkehr, Streuwert D=0. Hat ein Überlaufbündel die reste

von

mehreren

Ql-Bündeln

aufzunehmen,

wird der Verkehrs-

werden

Streuwerte D und Verkehrswerte R addiert. Der verkehr (Zufallsverkehr) des Überlaufbündels, Streuwert D=0 ist, zählt. Durch einfache

wird den Verkehrswerten R Summierung ergibt sich der

menverkehr

R zes

R,+FR,+A,

wobei A, das Angebot laufbündel ist.

des

und

Des

-— und ı und

An

..

für für

späterer

noch

besonders

31.

den

Summenverkehr

den

Summenverkehr

Stelle

wird

eingegangen.

Verkehrsreste

auf

bei

dieses

zugeSum-

"DıtDa,

Grundverkehrs

für

Jeder Verkehrsrest hat ein ganz bestimmtes verhältnis. Für das Ql-Bündel 1 ist es D,

die

Grunddessen

Des

...°””. ges

das

Über-

Streuwert-

oder

D R

Streuwertverhältnis

Einfachüberlauf

Von einer Knotenvermittlungsstelle (KVSt) werden beispielsweise I.Ql-Bündel nach 4 anderen KVSt betrieben. Die

Verkehrsreste

dieser

Ql-Bündel

fließen

über

den

KZW

nach der zugehörigen Hauptvermittlungsstelle (HVSt). Der KZW führt auch Grundverkehr. Der Einfachheit halber wird vorausgesetzt, daß sämtliche Bündel mit voller Erreichbarkeit betrieben werden. Für den KZW soll die Anzahl der Leitungen berechnet werden. Dafür wird der Verlust B = 1,0 v.H. vorgeschrieben. Das Fernsprechnetz mit Leitweglenkung ist in Bildi1 dargestellt. Die

Verkehrsangebote

I.Ql-Bündel

sind:

A

1. vonder KVSt215nach 211

288

und A N

Leitungszahlen 11,8 Erlang,

12 Leitungen,

N

für

die

Bemessung

von

Wählnetzen

—— Al-Bündel KZw Bild1. Fernsprechnetz mit Leitweglenkung und Einfachüberlauf; KVSt 215 = Ursprungsamt, KVSt 211, 213, 216 und 217 = Zielämter, Amt 21 = RegelHVSt 2.

von

der KVSt

A N A N A

215 nach 213

3. von der KVSt 215nach 216

Das

Verkehrsangebot

Bereiche 11,8

des

=

Erlang

(Erl).

Dies

5,0Erlang,

=

der

KVSt

ist

reiner

HVSt-Bereichs

10,9 Erliang,

= 15 Leitungen, = 19,0 Erlang, = 25 Leitungen und

2

4. von der KVSt 215 nach 217

=

21

6Leitungen. 215

in

(z. B.

die

nach

übrigen

212)

Grundverkehr.

KVSt-

beträgt

Wie

der

Grundverkehr aus Verkehrsmeßwerten errechnet werden kann, zeigen später durchgeführte Anwendunesbeispiele. Die

charakteristischen

Größen

der

von

den

4 Ql-Bündeln

auf den KZW überlaufenden Verkehrsreste werden aus Tabellen für das Streuwertverfahren abgelesen. Die Rund D-Werte der Verkehrsreste sind dort in Abhängigkeit vom Verkehrsangebot und der Leitungszahl für die verschiedenen

Erreichbarkeiten

19 Fernmelde-Praxis

angegeben.

Für

die

Be-

289

Fachbeiträge rechnung

von

deln mit voller Formeln:

R

und

D

von

Verkehrsresten,

Erreichbarkeit

R=A-Bund

überlaufen,

D-Rtagm

die

von

gelten

Bün-

folgende

A

Hirt

Die charakteristische Größe R des Verkehrsrestes ist dabei nichts anderes als die Differenz zwischen Verkehrsangebot und -meßwert. In der Praxis wird die Leitungszahl von I.Ql-Bündeln ohnehin mit Hilfe des Kostenverhältnisses P ermittelt und nicht aufgrund von Verlusten B. Damit sind die R-Werte einfach zu ermitteln. Die DWerte wurden den Tabellen entnommen. Die Ergebnisse sind in der folgenden Zusammenstellung aufgeführt. Bündel

nach

Verkehrswerte (Erl) Streuwert Nach für

das

den

211

213

216

217

21

Rj 227 D, 2,63

Ra 058 D; 0,77

R, 069 D; 123

R, 0896 D, 0,70

A) 11,8

Tabellen

für

KZW-Bündel

bei

das B

=

Summe 16,30 Summe 5,33

0

Streuwertverfahren 1,0

v.H.

und

dem

werden

Verkehrs-

wert 16,30 Erl unter Berücksichtigung des Streuwertes D = 5,33 insgesamt 27 Leitungen benötigt. Der Streuwertanteil oder das Streuwertverhältnis D/R = 0,327 ist hier jedoch nur gering. Bei Vernachlässigung des Streuwertes D ergeben sich für den KZW 26 Leitungen. Der Unterschied ist daher nicht groß. Wie sehr der Leitungsmehrbedarf AN mit zunehmenden Verkehrswert R und Streuwertverhältnis D/R ansteigt, zeigen die Bilder 2 und 3. Bild2 gilt für ein Bündel mit voller Erreichbarkeit und Bild3 für ein Bündel mit der Erreichbarkeit K = 10. In beiden Fällen beträgt der zugelassene Verlust B= 1 vH. Die Vernachlässigung des Streuwertes muß daher zwangsläufig zu einem Verlustanstieg im Überlaufbündel führen

[4].

Wenn auch Ql-Bündel keinen Verlust haben, so

290

wegen der Überlaufmöglichkeit wird doch der Letztweg (KZW)

Bemessung 15

Lign AN

von Wählnetzen

»

”

L

7

_

71

;

In D RS 2

I

Pi

zes

El

0

D

hr, Hui’) R

|

0

L)

20

3

4

Bild 2. Leitungsmehrbedarf AN eines reichbarkeit bei Überlaufverkehr,

30

60 Eri

Bündels Verlust

30 Ilgn

7

Im

IT

.

T

77 1

| |

0

"Oo

17

D 7.20

4-5 s -70 17° 05

17

447

nm

mit voller ErB = 1v.H.

0

—

M

50

BE

Bild3. Leitungsmehrbedarf AN eines Bündels mit begrenzter Erreichbarkeit K = 10 bei Überlaufverkehr, Verlust B=1v.H.

durch den bei den Überlaufbündeln vernachlässigten Streuwert wesentlich stärker belastet. Deshalb wurde dem KZW bisher ein Leitungszuschlag gegeben. Außerdem erhielten die KZW-Bündel vorzeitig die Leitungen, die erst in späteren Jahren erforderlich gewesen wären. Es kommt 19*

291

Fachbeiträge hinzu,

daß

der

Streuwert

mit

den

herkömmlichen

Ver-

kehrsmeßverfahren nicht zu erfassen ist. An dieser Stelle soll noch einmal besonders hervorgehoben werden, daß nicht Zuschläge, sondern die genaue Kenntnis der Leitungsreserven wesentlich ist. Die Überlaufbündel müssen richtig bemessen werden, d.h. die Leitungen sind dort zu schalten, wo sie der Verkehr braucht. 32.

Verkehrsreste

Die

den

mit 4

externen

um

ein

eigenem

weiteres

I.Ql-Bündel

bei

Mehrfachüberlauf

Leitungsbündel

Ql-Bündel

Grundverkehr auf.

Sein

der

KVSt

vermehrt.

nimmt

die

nach

Bild1

Dieses

wer-

Bündel

Überlaufverkehre

streuwertbehafteter

Verkehrsrest

wird dann dem KZW zugeführt. Es überlauf, weil die Verkehrsreste von

entsteht MehrfachErstwegen auf ein

weiteres

den

Ql-Bündel

und

dann

erst

auf

Letztweg

über-

laufen. In Bild4 ist diese Anordnung dargestellt. Das Berechnungsverfahren wird dadurch kompliziert, weil der Grundverkehr der Überlaufbündel zu berücksich-

—— Bild4.

292

O1 - Bündel KZW

Fernsprechnetz mit Leitweglenkung überlauf; 4 I.Ql-Bündel, ı IL.Ql-Bündel

und und

MehrfachKZW

Bemessung

von

Wählnetzen

tigen ist. Dieser kann, wie das vorherige Beispiel zeigte, unterschiedliche Größe haben. Es gibt Überlaufbündel, die nur Verkehrsreste verarbeiten, weil der gesamte Grundverkehr nach einem bestimmten Verkehrsziel über die kürzeren

Leitungswege,

die

Erreichbarkeit

abgewickelt wird. Wenn nachfolgend volle

z.B.

ebenfalls

I.

und

IIl.Ql-Bündel,

Bündel

besitzen,

so

betrachtet nur

deshalb,

bereits

werden, um

die

Verkehrsresten,

die

Berechnung einfacher zu gestalten. Außerdem wird angestrebt, nur noch Bündel mit voller Erreichbarkeit zu betreiben.

Auch

ist

der

Streuwert

von Bündeln mit begrenzter kleiner als bei gleich großen voller Erreichbarkeit. Bei

dem

nun

folgenden

bei

Erreichbarkeit überlaufen, Resten von Bündeln mit

Beispiel

gilt

es,

die

Anzahl

der

Leitungen für das Überlaufbündel und den KZW zu bestimmen. Der KZW soll den Verlust B = 1 v.H. nicht überschreiten. Der Grundverkehrsanteil des Überlaufbündels wird rechnerisch dadurch ermittelt, daß von dem aus Tabellen entnommenen Angebot (im vorliegenden Beispiel 16,30 Erl) die Summe der Verkehrswerte R der Erstwege abgezogen wird. Bündel nach Angebote (Er]) Verkehrswerte R Streuwerte D

211

213

216

217

Summe

11,8 227 2,63

109 0,58 0,77

190 0,69 1,23

5,0 0,96 0,70

46,7 450 5,33

21 —

16,30 4,50 11,80

Das Überlaufbündel nach der HVSt21, das dort die Knoten-Gruppenwähler (KGW) erreicht,” hat demnach einen Grundverkehr von 11,80 Erl. Dies ist Verkehr der AbgangsKVSt 215 nach den KVSt-Bereichen 212, 214, 218, 219 und 210, die über direkte Leitungsbündel nicht anwählbar sind. Der Verkehrsrest R = 4,50 Erl hat aber einen Streuwert D = 5,33, der zu berücksichtigen ist. Die Berechnung der Leitungszahl für das Überlaufbündel wird einfach, wenn von dem Grundschema des Streuwertverfahrens ausgegangen wird (Bild5). Es gilt gleichermaßen auch für Bündel mit

293

Fachbeiträge

Am Primär- | 4 =12

bündel

BF T

Ro

220

D

253

Am

Ars

Ny=15

An

Ne=25

Kal;

Kal

058

063

077

Ao | A*-2381

N7°6

|

k EN, |

||

036

123

180 |

In

0

|

Rges 7630

ges

5

(8

KazNa| 7

|

ekundär-

— bündei

Az 326

A,

= des

Amar bündel

! Does 5,33

N’

232

Na =17

| Vier ann] 9

|

: Azı 326

On 463 Bild 5.

| EiSalz-

Rges 1630

333

m

77

Nregg

| Ber 463

Grundschema des Streuwertverfahrens zur Bestimmung der Leitungszahl eines Überlaufbündels Verkehr nach den übrigen Bereichen; Grundverkehr Überlaufbündels,

dessen

Leitungszahl

gesucht

wird

begrenzter Erreichbarkeit. Die gegebene Gesamtanordnung aus 4 Primärbündeln, die den 4 Ql-Bündeln gleichzusetzen ist, liefert zusammen mit dem Grundverkehr des Überlaufbündels (Sekundärbündel) den Verkehrsrest Roes 16,30 Erl mit dem Streuwert Dees = 5,33. Dafür wird ein angenommenes Verkehrsangebot A* gesucht, welches die gleichen Kennwerte des Überlaufverkehrs bei einer ebenfalls gedachten Leitungszahl N* erzeugt. Aus den Arbeitsblättern zum Streuwertverfahren für Bündel mit voller Erreichbarkeit sind diese Werte direkt ablesbar. Für das Ersatzprimärbündel wird A* = 22,9 Erl ermittelt. Bei N* = 6,9 Leitungen entsteht der gleiche Verkehrsrest Ryes = 16,30 Erl mit Dges = 5,33. Das Sekundärbündel soll jedoch den streuwertbehafteten Verkehrsrest Roes nicht verlustlos

verarbeiten,

sondern

eine

Anzahl

Leitungen

erhalten,

die wiederum einen Verkehrsrest aufkommen läßt. Es wird eine Überlaufwahrscheinlichkeit B = 20 v.H. angenommen.

294

' Wie

Bemessung

später

gezeigt

Überlaufbündels

B, 21 =

a

Res

wird,

ist

damit

wirtschaftlich

errechnet chnet

die

festgelegt

sichsich R,,

von

Wählnetzen

Leitungszahl worden.

des

Aus

zu

Rz = Boy" Rges = 0,20 : 16,30 = 3,26 Erl. Damit

für

das

dieser

Verkehrsrest

Ersatzangebot

A*

die

nicht

überschritten

Leitungszahl

N**

wird,

Aus dem Arbeitsblatt wird die Leitungszahl N** = abgelesen. Aus der Differenz N**—N* = N,, ergibt dann die Leitungszahl für das Überlaufbündel. Na;

Bei

=

der

grenzter rechnet,

behaftet

23,2 —

ist

vorzusehen.

23,2 sich

6,9 = 16,3 == 17 Leitungen.

Berechnung

der

Leitungen

Erreichbarkeit wird der sich ergibt, weil

ist.

{Ay

D

AN=_/C-(R

der der

für

Bündel

mit

be-

Leitungszuwachs AN erVerkehrsrest streuwert-

20) + Ch}

ges

Die Koeffizienten C, und C, sind Funktionen der Erreichbarkeit K und des Verlustes B im Überlaufbündel. Die Gleichung ist auch für Bündel mit voller Erreichbarkeit anzuwenden. Für das Berechnungsbeispiel ergeben sich nach [5] folgende Werte für C, und Ca:

C,=0,17, Der

Leitungsmehrbedarf

C,=21

beträgt:

5,33 AN of 16.30 1 00175 - (16,30 — 20) + 2,1 5\ AN = 0,665 Wird der überlaufende Verkehrsrest Roes = 16,30 Erl als Zufallsverkehrsmenge betrachtet, so sind dafür bei dem

295

Fachbeiträge vorgegebenen zusehen.

Ng;,

Verlust

Insgesamt

=

B

=

20

v.H.

15,58

Leitungen

vor-

werden:

N, + AN = 15,58 + 0,665 = 16,245 > 17 Leitungen

benötigt. Die

beiden

Berechnungsverfahren

liefern

daher

die

glei-

chen Werte. Der nur geringe Leitungsmehrbedarf durch Berücksichtigung des Streuwertes ist darauf zurückzuführen, daß der Verkehrswert R wesentlich größer als der Streuwert D ist. Der Grundverkehrsanteil des Überlaufbündels beeinAußt daher erheblich den Streuwertcharakter der Verkehrsreste. Mit B,'R

a ArBes

Byes =

20- 16,30

_ N 229

14,24 v.H.

ist der gesamte Verlust der Überlaufanordnung festgelegt. Um die Leitungszahl für den Letztweg (KZW) zu bestimmen, ist für den Normalfall natürlich davon auszugehen,

neben

einem

Ay=Is2 Primär bündel

Kzı ZNyı

'

R 32%

D 463 I

Grundverkehrsanteil

im

r =

a

L -_

h

460

I

L__

J

ö

|

ä

Rges #326 463

Oyes

.

Sekundar-

|

bündel

Axıw Bild 6.

296

noch

| A'-548

1

Per

KZW

Verfahren

| zur eines

Ermittlung der Kennzahlweges

Leitungszahl

N

Bemessung Verkehrstreste Der

nur soll

von

Einfachheit

ein 46,0

stellt.

Sie

mehreren

halber

von

Überlaufbündeln

wird

in

der

weiteren

Wählnetzen zu

Grundverkehr im KZW zugrunde gelegt. Erl betragen. In Bild6 ist die Anordnung ist

als

Fortsetzung

des

Bildes

5

zu

haben.

Rechnung

Dieser darge-

betrachten.

Um die Größe des Streuwertes D = 4,63 des Überlaufbündels 21 zu errechnen, war davon auszugehen, daß das Überlaufangebot (Verkehrsrest R) A,ı streuwertbehaftet ist. Nach den Streuwerttabellen für Bündel mit voller Erreichbarkeit [9] ist das Streuwertangebot A,, = 17,52 Erl, wenn bei N,, = 17 ein Verkehrsrest R = 3,26 Erl aufkommt. Dann ist

D = 3,26 |

I. 3,26 +17 + 1-— 17,52

_ 3,26)

D = 4,629 = 4,63. Der gleiche Wert wird aus der Streuwerttabelle durch Interpolation gefunden. Verkehrsreste von Überlaufbündeln, die streuwertbehaftet sind, erzeugen also ein größeres Überlaufangebot für das diesen Verkehr aufnehmende Bündel als ein Zufallsangebot. D

_ 4,63 = 0,094 sehr klein ist, wird die LeiR 49,26 tungszahl für den KZW mit Hilfe des Ersatzprimärbündels bestimmt. Aus den Arbeitsblättern zum Streuwertverfahren

A*

werden

=

folgende

548Erl,

N* N**

Bezw Demnach

werden

für

den

Werte

= I

Weil

”

ermittelt:

4,8 Leitungen 69,2 Leitungen

1Iv.H.

KZW

N** — N*

-s 65 Leitungen zu schalten sein. Der kehr auftretende Verkehrsrest Rz

bei

= 69,2 — 4,8

jetzt als beträgt

= 64,4

Verlustver-

Rezw — Bkzw‘Rges ” 0,01 49,26 = 0,493 Erl. Mit 63 Leitungen Streuwertverfahren

wäre nicht

der KZW vorzusehen, wenn berücksichtigt würde. Dieser

das ge-

297

Fachbeiträge ringe Leitungsunterschied ist wiederum auf den hohen Grundverkehrsanteil im KZW zurückzuführen. Dieser An« teil an Zufallsverkehr wird aber in zunehmendem Maßa abnehmen, weil immer mehr Ql-Bündel eingerichtet werden. Dadurch steigt der Streuwert. Folglich erhalten vor allem die Überlaufbündel mehr Leitungen, was durchaus im Interesse der Verkehrssicherheit liegt. Darum Ist es notwendig, rechtzeitig ein Bemessungsverfahren einzuführen, das der künftigen Verkehrsentwicklung entspricht. Das für die Praxis entwickelte Streuwertverfahren ist gegenüber den hier behandelten Berechnungen stark vereinfacht, ohne großen Verlust an Genauigkeit. Seine Anwendung wird nachstehend beschrieben. 4.

Wirtschaftliche Bemessung von Leitungsbündeln in Wählnetzen mit Leitweglenkung bei Berücksichtigung des Streuwertes

Die wirtschaftliche von Wählnetzen wird

nung

der

Bemessung der Verbindungswege dadurch erreicht, daß die Berech-

erforderlichen

Kostenverhältnis

Anzahl

P abhängig

Querleitungen

gemacht

wird.

von

dem

_ jährliche Kosten einer Sprechverbindung auf Überlaufweg ”

jährliche

Weil

eine

eine

Leitung

Kosten

Leitung des

einer Sprechverbindung

des

KZW,

Ql-Bündels

wird

das

auf Querweg

weniger

kostet

Kostenverhältnis

als

stets

größer als 1 sein. Die optimale Leitungszahl des QlBündels ist dann gefunden, wenn durch Hinzufügen einer weiteren Leitung die Belastung des Bündels so gering wird, daß es wirtschaftlicher ist, die teureren Leitungen des Überlaufweges zu benutzen. Da jede weitere Leitung einen Verkehrszuwachs bringt, wird der Grenzfall der Kostengleichheit auch folgendermaßen dargestellt:

Ayuzw P

Diese Gleichung besagt, daß die Zunahme des Verkehrs y im @l-Bündel um den Betrag Ay bei Hinzufügen einer

298 -

Bemessung 20

T

7

| Kennzahlweg |

|

\

|

Wählnetzen

]

yY=HTEr! Grundbelastung K=20 | \

©

Sp|-

Ha

&

Taa- Wert

P=15,.K-N

Oo

aS

|

Bild 7.

von

2

——

4

Gesamtkosten zahl N

! Kostenminimum

|

6

i

8

70

%

14

N Anzahl der Querleitungen G in Abhängigkeit von des Querleitungsbündels

16 der

Leitungs-

weiteren Leitung den Verkehr im KZW um den gleichen Anteil verkleinert. Dabei bleiben die Gesamtkosten unverändert, wenn die Abwicklung des Verkehrs Ay in beiden

Fällen

gleich

viel

kostet,

was

nur

im

auftritt. In Bild7 ist die Änderung der Kosten keit von der Anzahl der Querleitungen dem

Kostenminimum

leitungen

ist

gefunden.

die

Für

die

Bestimmung

Um

den

Leistungszuwachs

Kostenminimum

G in Abhängigdargestellt. Mit

wirtschaftliche

der

Leitungszahlen

Anzahl von

Quer-

QIl-Bün-

deln werden einheitliche Kostenverhältnisse verwendet. Dadurch entfällt die zeitraubende Berechnung des Kostenverhältnisses jedes einzelnen Ql-Bündels. Die Kurve in Bild 7 verläuft so flach, daß eine geringe Abweichung von der wirtschaftlichen Leitungszahl im Kostenminimum die Gesamtkosten kaum beeinträchtigt. der

obigen

Gleichung

Verkehrszuwachs

des

Mehrfachüberlauf

von

sätzlichen Leitung der Erreichbarkeit

Ayaı

berechnen KZW

bekannt und der

K

zu

durch

des

Ql-Bündels

können,

muß

Hinzufügen

nach

noch

einer

der zu-

sein. Aykzw ist jedoch von Leitungszahl des KZW — bei

und

N

des

Überlaufbündels

—

abhängig. K ist vorgegeben. N soll erst noch berechnet werden. Die Belastung einer Leitung des KZW wird daher ebenfalls näherungsweise erst einmal festgelegt. Es

299

5m f

a

ad Ä

ie 2

i |

|

|nj

o »

85

N

|


= In i =un nz anean . nn MN = Be 5 > SE os nem 87 = Ba u s ;ss eo. 3° ER 25 o

ER 2 es in m a 5” S : une ro = Se = un se 1 u naar Sesr ag zn Sacse Mm e285 ono ü o Zasz SEESS PN u = STETS roh“ S a = as ARE =egzan Sn en = za in nd aus 2 En 33832 l mn BasEs en „.ı a a2nen ron a | xs RE :5 IE anar ° IS Sana = : SR 20 s en na | 3 s8 2 © : & a = | . RRRN ER ER 3258 ERS 5 a u : Suon : AR = x IN Are :

=u n

Bemessung reicht

für

die

Praxis

aus,

laufleitungen

anzunehmen.

können,

es

3

von

Wählnetzen

Belastungswerte

In

der

P

auf

für

Querleitungs-Tafel

Über-

(Ta-

belle 1) erscheinen daher drei Kopfzeilen, die die Kostenverhältnisse versetzt in Abhängigkeit von der Erreichbarkeit des Überlaufweges angeben. Anstelle der 3 K-Werte 10, 20 und vollkommen hätten ebensogut die 3 Belastungswerte aufgeführt werden können. Die Belastungswerte liegen zwischen Ay = 0,6 und 0,8 Erl je Leitung. Um gleiche Kostenverhältnisse bei jedem K-Wert angeben zu war

sinnvoller,

K

zu

beziehen

als

eine Vielzahl von Ay-Werten. Diese werden daher Berechnung der Tabellenwerte berücksichtigt. 41.

Querwegtafel bündel

Aus

der

für

Querweglafel

Verkehrswert

R

des

bei

auf

der

I Querleitungs-

wird

die

Leitungszahl

Überlaufverkehrs

für

und

I.Ql-Bündel

der be-

stimmt. Dafür müssen das Verkehrsangebot (Zufallsangebot), die Erreichbarkeit des Ql- und Überlaufbündels und das Kostenverhältnis bekannt sein. Es gibt Querwegtafeln für die am häufigsten vorkommenden I.Ql-Bündeln. Die Tabelle 1 zeigt eine

Erreichbarkeiten bei Tafel für K = N.

Die Querwegtafeln ersetzen die bisher bei der DBP gebräuchlichen Tabellen 503 Ta 1019 Blatt 1—3. Sie sind auch wie diese zu benutzen. Beispiel: =

20

und

Für P

Verkehrsrest

=

Agı 2,0

=

sind

5,0 N

R ist 0,60 Erl.

Erl, Kaı =

7

=

vollkommen, Kow

Leitungen

vorzusehen.

Der

Strenggenommen wäre auch der Streuwert D anzugeben. Um ein für die Praxis geeignetes und einfaches Verfahren zu bekommen, wird für Ql-Bündel einheitlich ein relativer Streuwert von D/R = 1,0 angenommen. Dadurch wird ohne wesentlichen Verlust an Genauigkeit der Umfang der Bemessungsunterlagen reduziert. Während die K-Werte vorgegeben sind und P der besonderen Unterlage über einheitliche Kostenverhältnisse entnommen wird, ist in den meisten Fällen das Angebot von Ql-Bündeln erst zu berechnen. Dabei wird von dem Verkehrsmeßwert ausgegangen. Dieser ist in der folgenden

301

Fachbeiträge

OD DOM “ee

on omnay

ADD ser VON ANVOoN NAUCH “nn... WW

NOM-DOnN

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vmna=+n “un. nnDoy une MNNao.

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2

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Damm

eo AmsMr Moor vuorern FEMOD Or-raumm VBLDOO

nnnon nnnnın

TODNO

NmusT nwvvor mınnon N-rso nnwvuu nemune DBNN-n nenn

nmaean

NO

mm

nor

wine Dm

ne

anne

yn

Mmomm-OO

ummEar non

AND

TODOr seen

mon

ns on ADD ums amno ARTS une

sn-oo

DO

AOWNO ans

nd

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m

DUWDO

Sovenn DBOr-NN Hanno zrumnNnaeeddedgee

SMDRO

nannn

nen

DB-Omm

VVVonm geerde neuem Oruan

NOMNM-O

or-Qv0r-

TUuNnNEN

302

Tabelle der Leistungswerte in Abhängigkeit von Zufallsangeboten bei I@l|Bündeln mit Überlauf

42.

1LQl-

bei

Zufallsangebot

vom

in Abhängigkeit enthalten.

Tabelle Bündeln

16 15

14 13 12 10

angebotenen Belastung y Tabelle 2: Tabelle zur Bestimmung des Zufalisverkehrs A für I.Ql-Bündel aus der und der Leitungszahl N

Diese Tabelle (Tabelle 2) ersetzt die bisherige 503 Ta 1029 Bl. 1—6. Sie wird genauso benutzt wie die frühere Unterlage. Auch im Aufbau besteht kein Unterschied. Die Tabellen liefern Werte für die gleichen Erreichbarkeiten wie bei den Querwegtafeln. Aus dem Meßwert y, der Erreichbar-

Bemessung

von Wählnetzen

Auszug 17

7 8

18

‚8 5

8

9,87

19

8,97

9,93

20

21

22

23

24

25

26

N

E

N=4

27

bis

30

28

29

30

20,4 21,1 21,8 22,4 22,9

20,6 21,4 22,1 22,7 23,3

22,3

10,0

5

2 8 4

9

19,9 20,5 240 21,5 8,8 19,5 20,2 20,8 21,4 22,0 7,7 8,0

8,3 8,5

18,3 18,6

19,0 19,2

9 9 7 5

8

18,8 19,2

ı9 ‚2 196 1 9,72 1

19 ‚6 20,1 19 ‚3 20,5

2,6

21,1

20,2 20,9 21,5 22,0 22,5

20,7 21,5 23,0 23,7

keit des Ql-Bündels und der Anzahl der Querleitungen läßt sich dann das Angebot bestimmen. Zwischenwerte sind zu interpolieren. Beispiel: 4,04 Erl, K 10 undN = 6 läßt sich A = 5,0 Erl Für y direkt ablesen. 43.

Tabelle der Leistungswerte in Abhängigkeit von streuwertbehafteten Verkehrsangeboten bei Überlaufbündeln

Diese Tabellen sind neu, weil Bündeln das Streuwertverfahren

der Bemessung zugrunde liegt.

von QlSie ent-

303

Fachbeiträge Tabelle 3: Tabelle zur Bestimmung des Verkehrsangcebots für Überlaufbündel mit Streuwert aus der Belastung y und

A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

NA 0,86 1,51 1,98 2,32 2,57

5

6

0,93 1,69 2,28 2,73 3,07 3,33 3,54

im

Leitungszahl

Te

0,96 1,82 2,52 3,07 3,51 3,85 4,11 ‚33 4,51

sprechen

der

0,98 1,90 2,69 3,35 3,88 4,30 4,64 4,91 5,14 5,32

e9

0,99 1,95 2,81 3,56 4,18 4,69 5,11 5,45 5,73 5,96 6,15 6,32

Aufbau

1,00 1,97 2,89 3,71 4,42 5,02 5,51 5,92 6,26 6,55 6,79 6,99 7,16 7,31

und

oo

om

1,99 2,94 3,82 4,60 5,28 5,86 6,35 6,75 7,09 7,38 7,62 7,83 8,01 8,16 8,30

1,99 2,97 3,89 4,74 5,49 6,15 6,71 7,18 7,59 7,93 8,22 8,47 8,68 8,86 9,02 9,16 9,29

in der

Die Tabelle wurde jedoch mit Streuwert D/R = 1,0 berechnet. tigt,

daß

sich

das

Angebot

an

N

12

193

2,98 3,94 4,83 5,68 6,38 7,02 7,56 8,03 8,43 8,77 9,06 9,32 9,53 9,72 9,89 10,0 10,2 10,3

2,99 3,97 4,90 5,77 6,56 7,27 7,88 8,42 8,88 9,28 9,62 9,91 10,2 10,4 10,6 10,8 10,9 11,0 11,2 11,3

Anwendung

1

15

16

3,98 4,94 5,85 6,70 7,47 8,15 8,76 9,28 9,74 10,1 10,5 10,8 11,0 11,3 11,5 11,6 11,8 11,9 12,0 12,2 12,3

3,99 4,97 5,91 6,80 7,62 8,37 9,04 9,63 10,1 10,6 11,0 11,3 11,6 11,9 12,1 12,3 12,5 12,7 12,8 12,9 13,1 13,2

4,98 5,94 6,87 7,74 8,55 9,28 9,93 10,5 11,0 11,5 11,9 12,2 12,5 12,8 13,0 13,2 13,4 13,5 13,7 13,8 13,9

der

Tabelle 2.

einem mittleren relativen Dadurch wird berücksich-

II.,

III.

usw.

Ql-Bündeln

aus

Überlauf- und Grundverkehr zusammensetzt. Das ermittelte Angebot wird daher, weil es streuwertbehaftet ist, bei gleichem Verkehrsmeßwert größer sein. Beispiel: Für

y

=

4,04

Erl,

Angebot A = 6,73 poliert werden.

304

K

Erl

=

10

und

N

auszugehen.

= 6 ist

Dabei

jetzt

von

mußte

einem

inter-

9,73

9,81

9,87

8,90 8,94 8,96 8,98 9,92

9,95

28

2

9,61

27

A

7,97

e) 47

26

2

6,98 7,96

25

S

6,97 7,95

68 8,78 8,85

8

24

u

5,98 6,95 7,89

23

«

5 97 6 92 7 85

22

=

21

Pe

20

[1

S

19

©

m

I

18

S

:

2

un a

»

S

g

2|5a,

o

m Ak:

17

29

30

10,0

OOrra umnmm

rrconcoereen

-OoDOD

woman

Bei der Ermittlung von Angeboten aus Verkehrsmeßwerten ist daher zwischen Ql-Bündelin, denen Zufallsverkehr angeboten wird, und solchen, die auch Verkehrsreste aufnehmen, zu unterscheiden. 44.

Tabelle zur Bestimmung zahl für Überlaufbündel Bündel)

Ist das Angebot des Überlaufbündels Hilfe der vorgegebenen Erreichbarkeit Tabelle4 die Leitungszahl bestimmt. 20 Fernmelde-Praxis

der (IL,

LeitungsIIL. .Ql-

bekannt, wird mit aus der folgenden

305

Fachbeiträge Tabelle für

4: Tabelle

Überlaufbündel

zur

(II.,

Bestimmung

III.

Angebotswerte

6

mit

B

15

20

30

20

mit

v.H.

N

Streuwert,

Streuwert

Überlaufwahrscheinlichkeit 10

=

Leitungszahl

50

B = 20 80

Aus

v.H,

2

110

N

ao DB OVOSN

wPRruNn-

zZ

6

die

der

Ql-Bündel)

Überlaufwahrscheinlichkeit

für =

...

>

13 15

0,66 1,6 2,6

3,6 4,1

4,9 5,7

3,6 4,6

5,7 6,3

6,5

717,8

17,3

8,0

8,5

8,9

9,8

10,4

8,1

8,9

5,7 5,7

7,8 9,0

9,4

10,1

11,2

9,8 10,6

10,6 11,5

11,3 12,2

13,5

12,4 12,5

11,4 12,3

12,4 13,3

13,1 14,1

14,3 15,3

14,7 15,8

14,0 14,8

15,1 16,0

15,9 16,9

17,5 18,3

13,1

15,7 16,5

17,4

18,2 19,1

14,2

17,0 17,9

18,8

10,7 20,6

15,0

17,8 18,8

19,7

20,7 21,7

16,3

17,0

19,5

18,1 19,5

19,3

20,1

20,5

21,3

22,2

22,9

20,3

22,3 23,3

21,2

23,2 24,3

21,7

24,1 25,2

Im Aufbau ist diese Tabelle den herkömmlichen Verlusttabellen sehr ähnlich. Bei der Berechnung der Leitungszahlen wurde ebenfalls ein relativer Streuwert von D/R > 1,0 berücksichtigt. Das Kostenverhältnis P wird nicht mehr benötigt. Dafür wird bei Überlaufbündeln einheitlich so verfahren, daß 20 v.H. des Verkehrsangebotes überlaufen soll. Damit entfällt auch die Angabe des Verkehrsrestes. Die Tabelle4 ist somit eine Verlusttabelle für B = 20 v.H. Überlaufwahrscheinlichkeit. Aus den bekannten Werten K und A wird N bestimmt.

306

Bemessung

von

Wählnetzen

Beispiel: Für A = 16,3 Erl und K = vollk. sind N = 17 Leitungen vorzusehen. Der Verkehrsrest ist R = 16,3- 0,20 = 3,26 Erl. Aus der Tabelle wird die Leitungszanl entnommen, die dem Angebotswert am nächsten liegt. Diese Vereinfachung wird dadurch ausgeglichen, daß manchmal nächsthöhere, aber auch -niedrigere Leitungszahlen gewählt werden. Der Verkehrsrest wird stets mit 20 v.H. vom Angebot berechnet. 45.

Tabelle zur Bestimmung zahl für Kennzahlwege

Diese

Die daß

Tabelle

ist

genauso

aufgebaut

der wie

Leitungsdie

Tabelle 4.

daraus ermittelten Leitungszahlen sind so berechnet, ein Verlust von B = 0,1 oder 1,0 v.H. entsteht.

Der Streuwert der Verkehrsreste wird dadurch berücksichtigt, daß ein relativer Streuwert von D/R = 1,0 zuerunde gelegt wird. Es hat sich gezeigt, daß dieser Wert die praktischen Verhältnisse sehr gut trifft. Für KZW wird festgelegt, daß bei normal belasteten Bündeln der gemessene Verkehr dem Angebot gleichzusetzen ist. Dagegen muß bei stark überlasteten Bündeln (B> 10 v.H.) das Angebot aus dem Meßwert mit Hilfe der Tabelle 3 bestimmt werden, wie es bei den Überlaufbündeln üblich ist. Beispiel: Für y = 460 Erl + R = 46,0 Erl + 3,26 Erl = 49,26 Erl Gesamtverkehr, K = 20 und B = 1v.H. sind für den KZW N = 78 Leitungen vorzusehen. Weil, wie in diesem Beispiel angenommen wird, für den KZW bereits 80 Leitungen geschaltet waren und der Verkehrsmeßwert den Leistungswert nach Tabelle5 nur geringfügig überschritten hat, ist der KZW nicht stark überlastet. Daher ist der Meßwert gleich dem Angebot und die benötigte Leitungszahl direkt der Tabelle5 zu entnehmen. Dies ist der Normalfall. Nach dem neuen Bemessunssverfahren erhalten die Überlaufbündel ohnehin mehr Leitungen, so daß der Überlaufverkehr für den KZW gefinger wird. Nur in Ausnahmefällen ist für KZW aus dem Meßwert das Angebot aus der Tabelle3 zu bestimmen. Dabei ist jedoch zu berücksichtigen, daß der für KZW unterstellte starke Überlastungsfall stets auf die

20*

307

Fachbeiträge Tabelle

5: Tabelle zur Bestimmung der Leitungszahl für Kennzahlwege mit Überlaufverkehr KZW

für 6

6

Auszus

den Verlust 3= 1 v.l. (Angsbotswerte) r

10

15

20

30

50

3 gsı 80

110

..H

=

HK

Tabelle

N

1 2 a 5 67

1 2 A > 6 7

0,15 0,66 1,2 B 1708 2,= 10

0,15 0,27 0,59 90,88 10 1,2

1,2

1,4 1,8

2,3

111,5

2,2

2,6

3,1

4,3

5,0.5,9

3,8 4,1 44 47 50 53 5,7 6,0

5,2 5,6 61 6,5 70 7,5 7,9 8,4

6,0 6,5 70 75 81 86 91 9,6

83

121,8 132,1 14 2,4 152,8 16

17

18 19 20 21 22 23 24 25

2,6 3,0 3,4 3,9

3,1 3,5 4,0 4,5

35h

5,4 7,0 7,86 82 88 94 10,0 10,6 11,2

2,9

11

6,1

16

7,5 8,2 8,9 2,6 10,5 11,1 11,8 12,6

18 19 20 21 20 25 24 25

3,5 12 4,115 4,8 18 5,4 15

8

8,9 9,4 10,0 10,7 11,3 12,0

17

während der Messung geschalteten Leitungen der Gesamtanordnung zu beziehen ist. Führt die Neuberechnung der Leitungen in den vorgeordneten Bündeln auch zu Leitungsvermehrungen, kann der KZW trotzdem während der Messung überlastet gewesen sein. Für KZW, die keinen Überlaufverkehr aufnehmen, wie z.B. Elg-Bündel, wird die Anzahl der Leitungen aus den üblichen Verlusttabellen für z.B. B = 2v.H. abgelesen. 46. Berechnungsbeispiel In der Praxis ist die Messung des Grundverkehrs eines Bündels nicht möglich. Das abschließende Beispiel soll

308

Beispiel:

2

1 2 3 4 Summe: bündel

Überlauf-

Angebot A (Erl)

verkehrswert R vOornachher her

K

3

4

5

6

7

8

9

9,53 9,2 15,29 4,04 38,06

12 12 18 6 _

1,4 3,5 3,5 2,0 —_

vollk vollk. vollk, vollk _

11,8 10,9 19,0 5,0 —_

12 15 25 6 —_

2,27 17 3,71 0,96 8,64

2,27 0,58 0,69 0,96 4,50

10,46

12

_

vollk.

—

HF

60€

erf. Ltgn.

P

20,0 8,64 11,386

= =

Überlaufverkehr Grundverkehr

15,86

=

neues Angebot bündel

vorher

4,50 = Überlaufverkehr nachher

an Überlauf-

Funssgmog

1

vorh. Ltgn.

uoA

Meßwert y (Erl)

u9zjaufyea

Ql-Bündel Nr.

Fachbeiträge zeigen, wie wird, damit

dieser Verkehrsanteil rechnerisch die Leitungsberechnung stirnmt.

gefunden

Für 15,86 Erl Angebot, K = vollk. und B = 20 v.H Überlaufwahrscheinlichkeit sind nach Tabelle4 insgesamt 17 Leitungen zu schalten. Der Restverkehr des Überlaufbündels beträgt 20 v.H. von 15,86 Erl = 3,17 Erl. Dieser Verkehrsrest

bildet

mit

den

Resten

weiterer

II.Ql-Bündel

und dem Grundverkehr des III.Ql-Bündels das Verkehrsangebot für dieses Bündel. Ebenso wird auch das Angebot an den KZW gefunden. 5. Schrifttum (1) (2) (3] {4J]

[5]

[6) [7]

=

[8 19

f10)

310

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Zweier/Wählstern

Die gebräuchlichen Gemeinschafts- und Wählsternanschlüsse der

Deutschen Bundespost Bearbeiter:

Jürgen

Haag

1. Allgemeines Da für

mehr den

als die Hälfte der Kosten

Ausbau

des

einer Fernmeldeanlage

Ortsleitungsnetzes

ausgegeben

werden

müssen, erscheint es besonders lohnend, die nur schlecht ausgelasteten Fernsprechanschlußleitungen mehrfach auszunutzen. Hierfür verwendet man Vermittlungseinrichtungen, die den Fernsprechverkehr einer Mehrzahl von Zweiganschlußleitungen auf wenigen Hauptleitungen zusarnmenfassen. Der Zweier- oder Gemeinschaftsanschluß (GAs) ermöglicht das Zusammenfassen von zwei Anschlußleitungen auf einer Hauptleitung. Die bei der Deutschen Bundespost (DBP) gebräuchlichen Wählsterneinrichtungen (WstE) fassen den Fernsprechverkehr von bis zu 120 Teilnehmern zusammen, um ihn auf wesentlich weniger

Hauptleitungen

(z.B.

18)

zur

Vermittlungsstelle

(VSt) durchzuschalten. Da beim GAs nur eine Doppelader zur VSt zur Verfügung steht, ist im Gegensatz zum Wählsternanschluß keine Fernsprechverbindung zum Partnerteilnehmer möglich. Die gegenseitige Verkehrsbehinderung der Zweierpartner ist außerdem so groß, daß eine Ermäßigung der Grundgebühr für Zweieranschlüsse gewährt wird. Bild1 zeigt eine Zusammenstellung der bei der DBP gebräuchlichen Gemeinschaftsund Wählsternanschlüsse. Bei den bis 1955 entwickelten Einrichtungen wurden noch die in der Vermittlungsstelle möglichen Einsparungen wahrgenommen. Die Bilder la und 1b zeigen den Gemeinschaftsanschluß 53 und die Wählsterneinrichtung 53/55. Bei diesen Einrichtungen wird der abgehende Fernsprechverkehr nicht aufgespreizt, so daß in der Vermittlungs-

al

Fachbeiträge

GAs

G6ZI

ASH.

GHl

Table

1_[88

I

2

SB:

se

WstAs

GUm

a) WstZt WstSch

WstHl

WstAs Wstzt WstSch

WstHl

Fr

Wstle ; _ Im

Wste

d)

312

NL. N)

N

Stromversergungsader

WstHl

Dr w

Rast x 45

5

4.

IHstHl

WetSch

LW

HERE

Steuerodern

WstAs WstzI

[1]

Wste

1

w

LW

Zweier/Wählstern stelle I. Vorwähler bzw. Teilnehmerschaltungen eingespart werden können. Dies erfordert andererseits besondere Leitungswählergruppen und damit eine unerwünschte Rufnummernbindung. Um die Einsparungen im Wählsystem möglichst groß zu machen, wurden besondere Einrichtungen geschaffen, um eine Anschaltung an die freien Rastschritte der Anrufsucher des Wählsystems 55v zu ermöglichen. Die Steuereinrichtungen in der Vermittlungsstelle für Gemeinschaftsumschalter (GUm) und Wählsternschalter (WstSch) werden Gemeinschaftsübertragung (GUe) und Wählsternübertragung (WstUe) genannt. gen zum Cemeinschaftsanschluß 53 und

Die Übertragunzum Wählstern-

anschluß 53 müssen u.a. auch aus vermittlunestechnischen Gründen dem entsprechenden Wählsystem angepaßt werden. Eine besondere Lösung stellt der I. Gruppenwähler 55z dar; hier kann auf eine GUe verzichtet werden. Der notwendige Aufwand wird in der Gruppenwählerschaltung geleistet. Wegen einiger Nachteile und wegen der nicht zu vernachlässigenden Vorleistungen gelangt diese Wählertype nur noch bei Klein-VSt 57 zum Einsatz. Bildi1. Überblick über die bei der DBP vorwiegend eingesetzten Einrichtungen zur Einsparung von Anschlußleitungen a) Gemeinschaftsanschluß 53, b) Wählsterneinrichtung 53/55, c) Wählsterneinrichtung 62, d) Wählsterneinrichtung 63 AS = Anrufsucher GAS = Gemeinschaftsanschluß GHl = Gemeinschaftshauptleitung GUe = Gemeinschaftsübertragung GUm = Gemeinschaftsumschalter GW = Gruppenwähler GZ] = Gemeinschaftszweigleitung KS63 = Koppelteil des WstSch 63 KUe 63 = Koppelteil der WstUe 63 LtUe = Leitungsübertragung LtZo = Leitungszuordner LW = Leitungswähler StS63_ = Steuerteil des WstSch 63 SiUe 63 = Steuerteil der WstUe 63 TS = Teilnehmerschaltung vw = Vorwähler wstAs = Wählsternanschluß wstHl = Wählsternhauptleitung wstSch = Wählsternschalter wWstUe = Wählsternübertragung WstZl = Wöählsternzweigleitung

313

Fachbeiträge Alle

tungen

neueren, (und

alle

nach

1960

entwickelten

zukünftigen

Wählsterneinrich-

Einrichtungen

dieser

Art)

beschränken sich auf die Einsparung von Adern des An«+ schlußleitungsnetzes. Ein Eingriff in das Vermittlungs« system ist deshalb nicht notwendig. Die WstUe 62 und 69 spreizen den zusammengefaßten Fernsprechverkehr wieder auf, so daß die entsprechenden Übertragungen nur am Hauptverteiler (HVt) anzuschalten sind. 11.

Zusammenarbeit Wählsystemen

mit

den

vorhandenen

Zur Steuerung benutzen die Gemeinschafts- und Wählsternübertragungen die Kriterien der c-Ader zwischen Leitungswählerausgang und Teilnehmerschaltung bzw. I.VW. Dabei können folgende Potentiale, gemessen gegen Erdpotential (OV), auftreten: Ruhezustand abgehende Belegung ankommende Zur

Steuerung

Belegung des

etwa — 60 Volt offene Leitung bzw. positiver als — 10V positiver als — 10V

Gemeinschaftsumschalters

ist

es

not-

wendig, daß vom Leitungswähler her die Rufspannung an der a-Ader anliegt, während die b-Ader im Rufzustand geerdet ist.

2. Koppelelemente Da alle Vermittlungseinrichtungen, die abgesetzt von der Vermittlungsstelle arbeiten, ohne besondere Energiequelle in ungeschützten Räumen arbeiten sollen, werden an die dort eingesetzten Koppelelemente besondere Anforderungen gestellt. Neben dem gegenüber der Vermittlungsstelle erweiterten Klimabereich (— 25°C bis + 65°C) kommt

erschwerend

der

Mangel

an

verfügbarer

Steuer-

energie hinzu. Für den Einsatz in Gemeinschaftsumschaltern und Wählsternschaltern stehen z.Z. die in den folgenden Abschnitten beschriebenen Koppelelemente zur Verfügung.

314

Zweier/Wählstern

Bild3.

Ansicht des Haftrelais, Anker abgenommen (werkbild AEG-Telefunken)

21. Haftrelais Das Haftrelais ist aus dem Flachrelais 48 entwickelt worden. Es hat die Eigenschaft, nach Abschaltung seiner Anzugserregung im angezogenen Zustand zu verbleiben.

315

Sagıyaqydeg

glE

Schaltstreifen a-d Bild4. Aufbau des Edelmetallkreuzverbinders (EKV). Nicht dargestellt: Stangenanzugsund Haltespule sowie Stangenkontakte

Zweier/Wählstern

Bild5.

Ansicht

des Edelmetallkreuzverbinders

(Werkbild TuN)

317

Fachbeiträge Zum Rückstellen des Haftrelais in den Ausgangszustand wird der Relaisanker durch eine Gegenerregung, welche die Remanenz im Relaiseisen aufhebt, abgeworfen. Um die für die Betätigung der Kontakte notwendige Haltekraft zu erzeugen, wird die Remanenz des Relaiseisens ausgenutzt.

Durch

geeignete

Ausbildung

der

Berührungs-

fläche zwischen Kern und Anker — unter Fortlassen des Trennbleches — wird eine genügend große Haltekraft erzielt. Da an der Berührungsfläche direkt Eisen auf Eisen liegen muß, werden aus Korrosionsgründen in Anker und Kern entsprechend ausgeformte Nirosta-Nieten eingepreßt (Bild 2). äußerlich

22.

Ein solches Haftrelais unterscheidet sich kaum von einem Flachrelais 48 (Bild 3).

Edelmetallkreuzverbinder

rein

(EKV)

Der in Bild5 gezeigte EKV arbeitet nach dem Prinzip eines Koordinatenschalters. Er hat neun senkrecht angeordnete Stangen und 50 waagerechte Querglieder. Die Stangen bestehen aus Plexiglas. In diese Plexiglasstangen sind Schaltstreifen mit abgewinkelten Zähnen eingebettet. Die Stangen werden durch Stangenmagnete angehoben und gehalten. An die Stangen sind die Abnehmerleitungen (Wählsternhauptleitungen) angeschlossen (Bild 4). Die 50 Querglieder bewegen sich mit Hilfe von Magneten waagerecht. Ein Koppelpunkt wird beim Herabfallen einer Stange durchgeschaltet. Dabei schieben sich die Zähne einer Stange über die Quergliedfedern, die mit den Zubringerleitungen (Wählsternzweigleitungen) verbunden sind. Jedem Querglied ist ein Prüfstab zugeordnet, der beim Verklinken einer Stange mit dem Querglied verschoben wird und den Prüfstabfedersatz betätigt. Nach Abfall des Quergliedmagneten gehen alle Federn, außer denen, die verklinkt wurden, in die Ausgangslage zurück. Der Prüfstab jedoch und die von ihm betätigten Kontakte bleiben in der Arbeitslage, bis die verklinkte Stange wieder anzieht. Über den Stangenmagneten sind ebenfalls Kontakte angeordnet, die betätigt werden, solange die betreffende Stange angehoben ist. Das 50. Querglied hat nur Überwachungs- und Prüfaufgaben.

318

Zweier/Wählstern 23.

Der

Ordinatenhaftschalter

(OHS)

Der OHS besteht aus 12 Koppelsystemen mit je einer Koppelspule, bis zu neun Arbeitskontakten und einem allen Koppelsystemen gemeinsamen Rückstellmagneten (Bild 6). Die Arbeitskontakte sind einseitig durch Kontaktschienen parallelgeschaltet. In den Sprechkreisen ist eine Gold-Nickellegierung, in den Schaltkreisen eine SilberPalladiumlegierung als Kontaktmaterial einplattiert. Die Kontaktfedern, welche die freie Seite der Arbeitskontakte bilden, werden von Betätigungsstegen geführt, an denen Haftanker befestigt sind. In der Ruhelage werden diese Haftanker in einem magnetischen Kreis gehalten, der aus einem Permanentmagneten, der Jochplatte und dem Kern besteht. Das Haltefeld des Permanentmagneten kann durch das entgegenwirkende Feld der Koppelspule aufgehoben werden, der entsprechende Haftanker fällt dann ab und die Koppelkontakte schließen sich. Die notwendige Impulsleistung beträgt etwa 200 Milliwatt für jedes Koppelsystem; die erforderliche Impulsdauer ist etwa 2 Millisekunden. Der Rückstellmagnet führt die betätigten Stege

Rückstellmagnef-System

Rücksfellanker Rückstellkern

Befätigungssteg Konfaktschienen > Kontaktfedern

Kern

Haffanker

Permanentmagnet Bild 6.

Schnitt

durch

den

Koppelspule

Jachplatte

Ordinatenhaftschalter

(OHS)

319

Fachbeiträge

mit Rücksteilspule

Kernplatte

Re

=

53 &

S

Federboden

. S

Jochplatte

Zu

3K,

Betätigungssteg

+

6 Haftanker

ou

Koppelspule ———

8

Pal

ud Kontakı-

41

brucke

y”

Kontaktschiene — Kontaktbruckenträger

Gehäuse

J Bild7.

in

die

Aufbau des Ordinatenhaftschalters (Werkbild AEG-Telefunken)

Ruhelage

zurück.

Für

die

Rückstellung

ist

eine

gewährleistet

den

Leistung von etwa 2 Watt erforderlich. Die notwendige Impulslänge beträgt 20 Millisekunden. Ein Kontakt jedes Koppelsystems bereitet im Durchschaltefall die Rückstellung

vor.

völligen Bauteile

320

Ein

Rückstellhilfskontakt

Durchzug des OHS.

des Rückstellankers. Die Arbeitskontakte

Bild der

7 zeigt die 12 Koppel-

Zweier/Wählstern systerne werden in den Koppelfeldern der Wählsterneinrichtung 63 so kombiniert, daß zweimal zehn Eingänge mit dem Ausgang verbunden werden können. Die eine Seite der Koppelspulen wird über eine Entkopplungsdiode herausgeführt. Die andere endet an einem für alle Koppelspulen eines OHS gemeinsamen Punkt. 3. Gemeinschaftsanschluß

53

Vermittlungseinrichtungen, bei denen sich zwei oder mehrere Fernsprechteilnehmer in der Benutzung einer Anschlußleitung teilen, nennt man Gemeinschaftsanschlüsse. Entsprechend den heutigen Anforderungen dürfen an eine Anschlußleitung nur zwei Fernsprechteilnehmer angeschlossen werden. Seit Einführung des Haftrelais werden bei der DBP nur noch Gemeinschaftsanschlüsse 53 eingesetzt. Zweieranschlüsse älterer Bauart werden, wenn es betrieblich notwendig ist, ausgetauscht. Im Fernsprechnetz der DBP sind etwa 20% der Fernsprechteilnehmer als Zweieranschlüsse geschaltet. 19869 wurden mehr als 100 000 Zweieranschlüsse eingerichtet. 31.

Aufbau

Der Gemeinschaftsumschalter 53 enthält 2 Haftrelais, 2 Kondensatoren, 1 Selensäulengleichrichter und 4 in die Verdrahtung gelötete Schichtwiderstände sowie eine An-

schlußleiste. Die Bauteile sind auf einer Grundplatte montiert und werden von einer Blechkappe ganz abgedeckt. Die früher ebenfalls eingebauten Flachgleichrichter haben eine geringere Festigkeit gegen Überspannungen und werden deshalb nicht mehr verwendet.

Die Gemeinschaftsübertragungen sind in der für Vermittlungseinrichtungen üblichen Bauweise aufgebaut. Die Zweierübertragung 53 benötigt 3 Flachrelais. Auf einer Schiene sind die Relais für 10 Zweierübertragungen montiert. Für die Betriebsumschaltungen ist ein Trennsteckverteiler im Zweierübertragungsrahmen vorgesehen. Im Wählsystem 55/55v werden dagegen die Betriebsumschaltungen weitgehend über Schaltstreifen am Hauptverteiler

21 Fernmelde-Praxis

321

Fachbeiträge ausgeführt. Deshalb benötigen keine Trennsteckverteiler. 32,

Schaltung

eines

diese

Zweierübertragungen

Zweieranschlusses

Bild 8a zeigt den Verbindungsaufbau über GUm 53 und 1/2 GUe 53. Im GUm 53 ist die Schaltung für das U2Relais nur angedeutet; sie entspricht der des Ul-Relais. Bei abgehender Belegung (siehe auch Schaltungsauszug, Bild

8b)

zieht

das

Ul-Relais

des

ersten

Teilnehmers

über

Spannung an der a-Ader an, sobald der Vorwähler belegt wird. Es schaltet dann die b-Ader von der zweiten Sprechstelle ab. Da der Anzugstromkreis durch den Ul-Doppelruhekontakt aufgetrennt wird, muß das Relais über den Gleichrichter, der den Aufbau des magnetischen Feldes verzögert, durchziehen. In der Zweicrübertragung erkennt das RI-Relais die Belegung und schaltet die Sprechadern zum Vorwähler durch. Kontakte des R1-Relais bereiten den Anzug des T-Relais vor und trennen R2 von der b-Ader ab. Sobald der Vorwähler eingestellt ist (—60 V an der c-Ader abgeschaltet), kann das T-Relais, nach Wegfall der Gegenerregung anziehen. Kontakte des T-Relais trennen die R-Relais von den Sprechadern ab. Das bereits angezogene RI-Relais erhält danach weiter Erde über einen eigenen Kontakt. Während des Gesprächs liegt im GUm 53 das Ul-Relais hochohmig an den Sprechadern, so daß die Sprechströme nur geringfügig gedämpft werden (Bild 8c). Ein Kontakt des R1i-Relais legt in der Übertragung den Gebührenzähler

des

Teilnehmers

1

an

die

z-Ader,

die

im

Vorwähler

ausgelötet ist. Während des Gesprächs und kurz danach eintreffende Zählimpulse werden so zum richtigen Zähler geleitet. Die Schaltung des GUm 53 ist für 16-kHz-Impulse durchlässig. Da das Ul-Haftrelais sich selbst hält und nicht schon beim Einhängen des Handapparats des Teilnehmers abfällt, können auch kurz nach Gesprächsende eintreffende Gebührenimpulse im 16-kHz-Gebührenanzeiger wirksam werden. Die Auslösung des GUm wird vom Vorwähler 'eingeleitet. Sobald er die Ruhelage erreicht hat, fällt das T-Relais in der 1/2 GUe 53 durch Gegenerregung ab und legt mit seinen Umschaltekontakten über die Wick-

322

«Iz

, Gemeinschaftsumschalter 53

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Belegung abg.

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Gemeinschaftsübertragung 33

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I.GW bzw. IW

I |

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| c)

Bild 8. Gemeinschaftsanschluß 53 a) Verbindungsaufbau über GUm 53 und 1/2 GUe 53, b) abgehende Belegung (Schaltungsauszug), c) Gesprächszustand (Schaltungsauszug)

|

ach"

.

Zweier/Wählstern lungen der R-Relais Spannung an beide Sprechadern. Wesentlich für die Auslösung des U1-Relais ist die negative Spannung auf der b-Ader, die das Ul-Relais durch Gegenerregung über die 5500-Ohm-Wicklung abwirft. Bei ankommenden Verbindungen erregt der Rufstrom über

die

a-Ader

und

den

4-uF-Kondensator

das

Ul-Relais,

das die Sprechadern zur Sprechstelle durchschaltet. In der Zweierübertragung kann das T-Relais über die vom Leitungswähler an die c-Ader angelegte niederohmige Erde anziehen. Die t-Umschaltekontakte nehmen die R-Relaisspulen von den Sprechadern. Ausgelöst wird die Verbindung nach Abfall des T-Relais (LW hat ausgelöst) durch Anlegen von Spannung an die b-Ader. Für den Teilnehmer 2 werden bei abgehender Belegung die Sprechadern durch das R2-Relais in der Übertragung gekreuzt. Die Sprechadern des 2. Leitungswählereingangs a2, b2 sind direkt gekreuzt geschaltet. Beim I.GW 55z wird die Kreuzung der Adern durch das B-Relais des I.GW bei Belegungsbeginn vorgenommen. 4. Wählsterneinrichtung

53(55)

Eine bessere Leitungsausnutzung als der Zweieranschluß bietet der Wählsternanschluß. Der WstSch 53b kann im Vollausbau 16 Teilnehmer über 3 Wählsternhauptleitungen (WstHl) an die WstUe 53 anschließen. Ein Teilausbau des WstSch ist möglich. Der weniger verbreitete WstSch 53a ist für nur 12 Wählsternzweigleitungen (WstZl) ausgebaut. Für den Anschluß an Vermittlungsstellen mit Vor-: wählern verwendet man die WstUe 53. Die WstUe 55 ist speziell für die Anschaltung an Rastschritte der Anrufsucher (AS) des Wählsystems 55/55v gebaut. Nach einer geringfügigen Änderung können auch WstUe 53 an das Wählsystem 55v angeschaltet werden, jedoch nicht an 3 Rastschritte, sondern an 3 Teilnehmerschaltungen. Alle bei der DBP heute eingesetzten Wählsterneinrichtungen arbeiten nach dem Abgreifprinzip, d.h. ein Suchwähler in der WstUe greift die Leitung ab, auf der gerade ein Anruf (c-Ader wird positiver als — 10V) gemeldet wird. Im Gegensatz dazu gibt es noch das bei der

325

Fachbeiträge DBP nicht eingesetzte Verfahren, den Wählsternschalter für ankommende Belegungen mit Hilfe von Wahlimpulsen zu steuern. Zum Anschluß der Wählsterneinrichtung 53(55) werden im allgemeinen besondere Leitungswählergruppen (LW-Gruppen) aufgebaut, da für den abgehenden Verkehr nur 3 IVW (TS), für den ankommenden Verkehr aber 16 LW-Ausgänge notwendig sind. Durch diese besonderen LW-Gruppen ergibt sich eine unerwünschte Rufnummernbindung, die das Umschalten von Wählsternteilnehmern erschwert. Im Netz der DBP sind z.Z. etwa 10000 WstE 53(55) eingeschaltet. 41.

Aufbau

Der WstSch 53 arbeitet ausschließlich mit Flachrelais. Neben 19 normalen Flachrelais 48 enthält die Schaltung noch 51 Haftrelais. Der WstSch wird als konstruktive Einheit staubdicht abgedeckt, mit Hilfe eines Montagerahmens in ein Kabelverzweigergehäuse (KVz-Gehäuse) eingebaut und mit 19 doppeladrigen Steckerschnüren an eine Rangierleiste angeschlossen. In der WstUe 53(55) werden im Gegensatz zum WstSch 3 Drehwähler verwendet, die bei ankommendem Verkehr den belegten LW-Ausgang heraussuchen, bei abgehendem Verkehr den zum Teilnehmer gehörenden Zähler anschalten und an den entsprechenden Leitungswählerausgang Sperrpotential geben. Neben den Drehwählern werden in der WstUe normale Flachrelais 48 und 3 Thermorelais verwendet. Die Wählsternübertragungsrahmen sind in der VSt in besonderen Gestellen eingebaut, in denen bis zu fünf solcher Rahmen untergebracht werden können. 42. in

Schaltung

Die

Zusammenschaltung

Bild 9

dargestellt.

Die

der

Wählsterneinrichtung

Wählsternübertragung

ist

an

53

ist

drei

I.VW oder an drei Anrufsucherschritte (TS) für den abgehenden Verkehr und an LW-Ausgänge für den ankommenden Verkehr angeschlossen. Die Zähler werden über besondere Arme der Drehwähler angesteuert. Der WstSch enthält im wesentlichen 3 Relaiswähler (Bild 11), die mit den WstHl zusammengeschaltet sind. Jeder Relaiswähler

326

Wstz! | Wählsternschalter | WstHi | | Wst Sch 53 | |

: „a

ai

Relaiswähler |

ab

|

4

|

“ \

|;

|

Un

|

Wählsternübertragungsrahmen Wstle-R53 mit 3 Wählsternübertragungen WsfVe53

1

u: Yeti

FE

|

z

{3

||

—_

Bl

Gebührenzähler 1.16

L2E

Bild 9.

Übersichtsplan

der

Wählsterneinrichtung

53

mirs

Fachbeiträge

:

=

nl,

|

NL

_

Wst Sch

5;

| Bild 10,

4

|

__ı_

Teilnehmerschaltung, Anlaßim Wählsternschalter 53

Wstle

Le

|

und

Prüfweg

* Abworfwicklungen der Haftrelars

Bild 11.

328

Relaiswähler

des

Wählsternschalters

53

-

Zweier/Wählstern besteht, entsprechend der Zahl der auszuwählenden Teilnehmer, aus einer Kette von 16 Haftrelais (WstSch 53b) I bis XV1 und den gemeinsamen Steuerrelais N, O, Si

und S2. Der Relaiswähler wird über Spannungsimpulse über die a-Ader gesteuert. Das O-Relais bereitet den ersten Schritt des Drehwählers vor und bleibt während des weiteren Einstellvorgangs angezogen. Das N-Relais hält sich durch Kurzschluß seiner Wicklung ebenfalls während des Einstellvorgangs. Der erste Spannungsimpuls bringt

S1-

und

I-Relais.

Die

Relais

Si

und

S2

sind

so

aus-

gelegt, daß sie stets vor den Kettenrelais anziehen. Relais I bereitet den Stromkreis für Relais II vor. In der Pause fällt Si ab. Beim zweiten Impuls können S2- und II-Relais anziehen. In diesen Stromkreis ist außerdem die Rückstellwicklung des Haftrelais I eingeschleift. Das während der Pause durch Remanenz gehaltene Haftrelais I fällt ab. Das Haftrelais II hält sich entsprechend während der nächsten Pause. Alle Zweigleitungen zusammen bilden im Ruhezustand den Brückenzweig einer Brückenschaltunsg (Bild 12), die bei einem Ableitwiderstand von 24 kOhm je WstZl abgegli-

Tin

\

[©]

w

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60K w2

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an

T6Ok

Tal

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Wärz

N

th b-Ader(Hstle)

3500

1270 Bild 12.

su

Prinzip

der

Anlaßschaltung

im

Wählsternschalter

53

329

Fachbeiträge chen ist. Beim Abheben des Handapparates eines Teilnehmers wird die Brücke soweit verstimmt, daß das Anlaßrelais AN sicher ansprechen und den Suchvorgang einleiten kann. Teilnehmerschaltung, Anlaß- und Prüfweg im WstSch 53 zeigt der Schaltungsauszug in Bild 10. Der Re+ laiswähler des WstSch wird synchron mit einem Drehwähler in der Übertragung fortgeschaltet, bis nach Anzug eines Kettenrelais der Prüfstromkreis über die Teilnehmerschleife geschlossen wird (z.B. Relais III in Bild 10). Der Suchvorgang wird damit beendet. Der Drehwähler in der WstUe schaltet den Teilnehmerzähler an. Die WstUe hat inzwischen einen I.GW belegt, der den Wählton sendet (Bild 13).

Der

Teilnehmer

kann

nun

die

Verbindung

auf-

bauen. Zur Überwachung der Verbindung bleibt im WstSch das Haftrelais H mit niederohmigen Wicklungen eingeschleift. Beim Auslösen wird dieses Relais durch Gegenerregung abgeworfen und die Rückkehr des Relaiswählers in die Ruhelage eingeleitet.

|

WstSch

H

|

Wstue

|

!

yW

3% | Anzugstram für P-Rel.und [Preston

Bild 13.

330

| YOr

Abwurkltrom für H-Rel.

Durchgeschaltete Verbindung einrichtung 53

der

Wählstern-

Zweier/Wählstern Bei ankommendem Verkehr läßt ein disjunktiv an alle 16 c-Adern geschaltetes Anlaßrelais einen der drei Drehwähler an. Während bei abgenendem Verkehr zuerst die dritte

WstHl

belegt

wird,

verwendet

man

für

ankom-

mende Belegungen zuerst die erste WstHl. Der Drehwähler in der WstUe und synchron dazu der Relaiswähler im WstSch schaltet so lange weiter, bis über einen Schaltarm des Drehwählers die Erdbelegung an der c-Ader gefunden ist. Nach beendeter Einstellung erhält die Sprechstelle zunächst einen ersten Ruf aus der WstUe und anschließend den Weiterruf vom LW. Die Verbindung wird überwacht und ausgelöst wie beim abgehenden Verkehr. Die WstHHl werden auf unzulässige Ableitungen und Unterbrechungen überprüft. Bei Störungen werden sie selbsttätig abgeschaltet, signalisiert und nach Beseitigung der Fehler wieder in Betrieb genommen. Durch eine Schaltungsänderung im Gestellrahmen kann die in Abständen von etwa 20 Sekunden wiederkehrende Alarmgabe (alternierender Alarm) überbrückt werden. 5. Wählsterneinrichtung Die

WstE

62

62

ermöglicht

den

Anschluß

von

49

Einzel-

anschlüssen. In der VSt werden die WstHl wieder auf komplette Anrufeinheiten aufgeteilt, so daß die Teilnahme an Sonderdiensten ohne besondere Maßnahmen möglich ist. Durch Umstecken von Brückensteckern im WstSch ist auch die Anschaltung von Zweieranschlüssen am WstSch möglich. Aus betrieblichen Gründen (erschwerte Störungseingrenzung) dürfen jedoch nur dann Zweier über die WstE geschaltet werden, wenn es bei der Neueinrichtung notwendig wird, zur Gewinnung freier Adern für die WstHl und die Steueradern bereits vorhandene GHIl von Zweiern zu verwenden. Die Fertigung dieser WstE wurde eingestellt. Es befinden sich etwa 200 Anlagen in Betrieb. 51.

Aufbau

Außer dem Edelmetallkreuzverbinder (EKV) werden für die Wählsterneinrichtungen kleine Doppelrelais und Flachschutzkontaktrelais neben den üblichen Bauteilen ver-

331

Fachbeiträge wendet. Der WstSch 62 nimmt im KVz-Gehäuse 59 den Raum von 3 Buchten ein. Eine Bucht bleibt frei für die Aufnahme von Endverschlüssen. Der WstSch wird in eine Rangierplatte eingehängt. Zur Anschaltung des WstSch sind 38 vieradrige Verbindungsschnüre erforderlich. In einen Gestellrahmen normaler Breite und Bauhöhe passen neben dem Meßfeld und: einer notwendigen 50-HzStromversorgungsschiene

2

WstUe

62.

Die

Verbindungs-

52.

Wirkungsweise

kabel zwischen dem HVt und einer WstUe werden an der Rückseite der WstUe über Steckverbindungen angeschlossen. In gleicher Weise verbinden Steckerleisten das Gestellrahmenkabel mit der WstUe. Schaltung und ‘der WstE62

Die Zusammenschaltung der Einrichtung zeigt Bild 14. 9 WstHl (2-adrig) verbinden die beiden EKV in WstSch und WstUe. Die WstHl dienen vorwiegend der Durchschaltung der Gespräche, vorbereitend wird jedoch jeweils die im Zyklus nächste freie Stange des EKV im WstSch über die dazugehörige WstHl gehalten. Zum Signalaus-

Wählsternschalter Tin.

Wählsternübertragung | TS aderW

|

©

,

[4]

3

|

IWStHl

9

|

49

—

6

=

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S|

| | | |

N ur

1

Speicherkondensalor|

Bild 14.

332

451

Steuerteil

di

eueragern

Steverteil

Wechselstrom

f

-

1Ader

|

Gleichstromversorgung

Blockschaltbild

der

H1

Strom-

versorgung

‘ | und Signale

|

Wählsterneinrichtung

62

NW

Zweier/Wählstern

WstSch

WstVe

!

I. (wieI)

|

men fi

„|

|

ZEOV

J0Hz

t

(wieI, jedoch nur zur GeräuschspannungsKompensation) Bild 15.

Signalisierungsverfahren über besondere

der Wählsterneinrichtung Steueradern

62

tausch zwischen WstSch und WstUe werden 3 Steueradern benötigt, denen eine vierte Kompensationsader hinzuzufügen ist (nach Möglichkeit in einem Vierer geschaltet). Als fünfte Hilfsader kommt noch eine Stromversorgungsader hinzu. Der Gesamtwiderstand dieser Adern muß mit Hilfe eingebauter Regelwiderstände vor Inbetriebnahme auf

500

Ohm

austausches Weise ist Einzelader

es 4

abgeglichen

ist

in

Bild 15

nach diesem verschiedene

werden.

Das

dargestelli.

Prinzip

Auf

des

sehr

Signal-

einfache

Verfahren möglich, über eine Zustände (22) in beiden Rich-

tungen zu senden.‘ Verwendet man 3 Steueradern, sind 22.5 = 64 Schaltkennzeichen zur Synchronisierung der Einstellvorgänge von WstUe und WsiSch möglich, Im Ruhezustand sind die Relais Ra und Rb in WstUe und WstSch angezogen. Die Halbwellen des angelegten Wechselstroms

(etwa

30

mA)

teilen

sich

—

gesteuert

von

den

Gleichrichtern — so auf, daß die Ra-Relais nur von der einen und die Rb-Relais nur von der anderen Stromrichtung durchflossen werden. Öffnet einer der Kontakte 1, ist die Stromrichtung unterbrochen, die seither die Ra-Relais erregte. Mit den Kontakten 2 werden die Rb-Relais ge-

333

Wählsternschalter

| Kstat |

rm

;

|

a

. at

_

br

NA--1

en,

fr

rl,

|

| *

[22%

ad

A

a 40

-

\

Wählsternüberfragung au

'yersorgungs-!

| ader

Ih

ı

| StramFegu -, |

IH

sHı [E52] a

!

7% et

L__-J]

Rn

b

| to

” |

y

a,

F

IW/LW r |

-

||| \

»

TI

TS/LH

oa’

001 oe |

550 ö

s|

- ++

7

n

4000 F

irı..Trennkontakte Ih Hilfskontakte 0 Überwachung v zum Üodieren

n m

-50V des EKV werden beim Durchschalten des TInT betätigt werden beim Anzug einer Stange betätigt der a -Ader auf Unterbrechung und Erdschluß des Tin

* Ausscheidung,ob Anlassung aus WstSch oder Wstle D Qeillung für Stangenanzug Überwachung der b-Ader auf Erdschluß

Bild 16. Schaltungsauszug einer durchgeschalteten Verbindung über die Wählsterneinrichtung 62, Anschaltung der Überwachungsstromkreise für WstZl, WstHl und c-Ader. Haltestrormkreis für Stangen des EKV (gezeichnet: TIn 1 auf WstHi 1 durchgeschaltet)

adeımaqydeg

Wstzt

Tin?

Zweier/Wählstern steuert. Die Kontakte der Steuerrelais aller bilden zusammen eine Kontaktpyramide, von gänge für die Einstellung der 49 Querglieder gen

der

EKV

ausgenutzt

werden.

Die

vierte

Steueradern der 58 Ausund 9 StanSteuerader

ist

zwar mit Gleichrichtern und Relais beschaltet, die Relais tragen jedoch keine Kontakte, da diese Ader lediglich der Kompensation von Geräuschspannungen dient. Den Teilnehmern sind im WstSch und in der WstUe Flachschutzkontaktrelais zugeordnet. Beim Abnehmen des Handapparates oder beim Aufprüfen des LW auf die WstUe sprechen die Teilnehmerrelais an. Über Hilfsrelais werden von ihnen die Stromkreise der im Ruhezustand über die Steueradern angezogenen Steuerrelais unterbrochen und dadurch die Einstellung der Querglieder und Stangen veranlaßt.

Bild

16

zeigt

einen

Schaltungsauszug

einer

durchgeschalteten Verbindung. Trennkontakte schalten die Teilnehmerschaltung im Wählsternschalter ab und über die

Stangenkontakte

gesteuerte

Hilfsrelais

trennen

wäh-

rend des Gesprächszustandes die Steuer- und Überwachungsstromkreise von den WstHl, so daß die Gesprächsverbindung vollkommen galvanisch ohne Nebenschlüsse und Gleichrichter im Längs- oder Querzweig durchgeschaltet ist. 6. Wählsterneinrichtung

63

Mit der WstE 63b können bis zu 120 Fernsprechteilnehmer über 18 WstHl zur VSt durchgeschaltet werden. Im vollausgebauten Zustand ist diese Einrichtung besonders wirtschaftlich. Da die notwendigen Steuerorgane zentralisiert

sind,

ist

ein

Koppelteils in WstSch tung mit insgesamt 40 lich,

wenn

richtung

61.

dies

einer

zur

WstE

Teilausbau

durch

Weglassen

und WstUe möglich. Die Gemeinschaftsanschlüssen

Freischaltung

erforderlich

von

ist.

WstHl

bei

eines

Beschalist mögder

Ein-

Aufbau

In der WstE

freies

63 findet

Koppelelement

Verwendung.

Zur

als raumsparendes der

Steuerung

und

ruhestrom-

Ordinatenhaftschalter

der

aus

OHS

(OHS)

aufgebauten

335

Fachbeiträge Koppelfelder dienen neben den bekannten Fernmelderelaistypen 34 (im WstSch) und 48 (in der WstUe) Bauteile der Halbleitertechnik. Diese sind so auf Druckschaltungskarten zusammengefaßt, daß einige Baugruppen sowohl im Schalter als auch in der Übertragung eingesetzt werden können. Das geringe Volumen dieser Bauleile ermöglicht

es,

daß

der

WstSch

63b

in

einem

KVz-Gehäuse

59

Platz findet. Die Baugruppen der WstUe 63b haben in einem Relaisgestellrahmen normaler Bauweise Platz. Im Teilausbau (WstE 63a) für 60 Teilnehmer entfallen 3 Relaisschienen und eine Koppelfeldhälfte (einschließlich Teilnehmersatz).

Über

Buchsenleisten

und

Klinken

im Bedienungs-

feld sind die wichtigsten Punkte der Steuerung herausgeführt, so daß Prüfgeräte für die Verbindungswege- und Funktionsprüfung angeschaltet werden können. Steckbare Sperrübertragungen erfüllen die Aufgaben der Gemeinschaftsübertragungen, wenn Gemeinschaftsanschlüsse an den Wählsternschalter angeschaltet werden sollen. Im Netz der DBP sind z.Z. etwa 1000 WstE63 eingeschaltet. 62.

Arbeitsweise der WstE63

Bild

deutet

17

ist

|

zeigt

der

Funktion

Blockschaltbild

Vollausbau

WstE

63b

Wählsternschalter . Koppelfel!

,

das

und

für

WstE

120

63a;

ange-

Teilnehmer.

Wählsternübertragung

leitungs- | Hählstern- | leitungsanschaltung | hauptieitung | übertragung

I

tn: J

;

der

”,

ı

|

Koppelfeld

17

5

1

6

"

|

|

s

m; . inehmer- Steuerteil iderlifizierung

|

Bild 17.

der

336

Blockschaltbild

|

I

Leilungs- Steverteil Teilnehmerzuordner identifizierung

Wählsterneinrichtung

63a,

b

Zweier/Wählstern Zur Stromversorgung des WstSch dient eine gerade freie WstHl. Die Umschalteeinrichtungen für diese Doppelausnutzung der WstHl heißen Leitungsanschaltung (im WstSch) und Leitungsübertragung (in der WstUe). Die Steuerung der Koppelfelder ist in den elektronisch arbeitenden Steuerteilen zentralisiert. Die zentrale Relaissteuerung, der „Leitungszuordner“, übernimmt die Auswahl der durchzuschaltenden WstHl und der die Stromversorgung

des

WstSch

übernehmenden

WstHl.

Zum

Er-

kennen von Schleifenschluß im WstSch bzw. Belegungserde bei ankommendem Verkehr in der WstUe sind Identiflzierschaltungen auf Teilnehmerkarten zusammengefaßt. Das Absuchen der Teilnehmerschaltungen übernehmen Zählketten

Generator ser

in

WstSch

und

im

WstSch

gesteuert

Frequenz,

vom

WstSch

WstUe, zur

die

von

werden. WstUe

einem

Ein

2-kHz-

Pilotton

gesendet,

dient

dieder

Synchronisierung des Signalaustausches und meldet gleichzeitig das Eintreffen des vollen Speisestroms von 70 mA im WstSch. Wird eine Belegung gefunden, läuft im Steuerteil

des

WstSch

ein

Programm

ab,

das

zunächst

damit

be-

ginnt, die seither als Suchwähler arbeitende Flipflopzählkette anzuhalten und zum Schieberegister umzuschalten. Die Information, welcher Wählsternanschluß mit der VSt verbunden werden soll, ist dem Steuerteil der WstUe zu übermitteln. Hierzu wird die binäre Information der 8 Zählkettenflipflops über ein neuntes Flipflop ausgelesen. Der Schiebetakt von 500 Hz leitet sich von der 2-kHzPilotfrequenz ab und bestimmt die Länge der Telegrammimpulsschritte. Das Impulstelegramm besteht aus 8 Zeichenschritten

und

einem

Startschritt,

der

durch

die

defi-

nierie Lage des neunten Flipflops zu Beginn der Telegrammgabe erzeugt wird. Um die Übermittlung abzusichern, folgt dem ersten Telegramm ein gleiches Wiederholungstelegramm.

Durch

den

Telegrammaustausch

wird

die eine Koordinate des Koppelfeldes bestimmt. Die andere Koordinate legt der Leitungszuordner fest und steuert über die Leitungsübertragung die Leitungsanschaltung der durchzuschaltenden WstHl durch Umpolvorgänge auf derselben. 22 Fernmelde-Praxis

337

a

np

rt]

\

Wi ; während des Gesprächs-

zusland gesp.Iransistor\ ander 5’Ader } während des - -—| Gespröchszustand

andera-Ader

Gleichrichler für Rufspannung kapazitiv überbrückt nz leifungsüberfragung

Sl

ader, 4 |

08 |\+” +

karte-5

Bild 18.

So ooo 7 | 5

0#5 Kontakte |

er

1 Teilnehmer-

|

Nr

H

|

t

e

|

e

Moon |

HI

|

”

Wr

—

.

!

!

_-

r

|

Steuerteil Schalter

|

TS/LW a

SIS

\

53 5 DHS-Kontakte SS

_

Son |

| |

|

05 277

| tr” Nr

| 60V

L_L___

| leitungszuordner

Schaltungsauszug einer tung 63 durchgeschalteten

PH

a. |

Serra |

_Koppelfeld

|

Hilffsader‘ [|

|

Steuerteil | Übertragung

über die WählsterneinrichGesprächsverbindung

|Teitnehmerkarte-Ue

SBH2SqU084

BER

Koppelfeld

Tabelle

Reichweite Schleifenwiderstand

1:

Zulässige Betriebswerte für Gemeinschaftsund Wählsternanschlüsse

Betriebs-und zul. induz. eff. zul Verkehrs: |Schutzerdwiderstand Längsspannung *) (Gr enzm £ )

GTU 2500hm,

GZU+ GHL 35

>40

2

>40

BR

50

6230,38

3#1 30

40

Igpenhebelwagen

[7]

3750

3750

1500

190

=10

=90

=650

=650

=1000

050

w050

>60

-70

2727

I750

Stroboskopisch mit Stimmgabel

Funkenfstörung en 70)

K-Grad nach VDE 0875 Breite 210mm, ® innen 25mm,

Schriftart Zeichenabstand {mm}

30,75,100

125 Hz

außen 120mm

Kleinbuchstaben

Zeilenabstand (mm) (= umschaltbar)

26

26

254

635

43/64]85

425/85

425/8585

423/635/846 423/635/8

Zeichen pro Zeile Namengeber (einstellbare Zeichen + feste

63

63

69

69

63...72

Bu+18+Bu”

19+8u

79+Bu?

Tiocht®

Elo548” g

EloSswC 5)

95)

5)

Einstellung "Bu”)

AnbaulocherTupenbezeichnung Anbausender Typenbezeichnung

79+Bu T loch 10 T send 63

Tsend 66”

Y

1SJ24B

254

LSSLAC

254

20” Elo 133 15133

4)

9 für 100 Boud inSonderausführung * ohne Anbietung >) ohne Werkzeug auswechselbar 4) mit Abschaltung bei Gegenschreiben °’ Elektrische Ein-und Ausschallung

342

Fernschreibgeräte Tabelle

1,5fachem Sperrschritt (Zeichen/s)

Sendekontakte Sendeverzerrung(%) Empfangsanker EmpfangsspielFernschreibstrom (mA) Drucker Reglermotor

50

6°/3

67:

5+1 70

Stroboskopisch mit Stimmgabel 125 Hz K-Grad nach VDE 0875 Breite 94mm, & innen 56 mm,

(nach DIN 6720)

&

Schriftart Namengeber Anbausender

Ohne

STS 624 W Standard Elektrik Lorenz AG

50

>40

raum (*)

1)

Streifenschreiber

Siemens AG

Schrittgeschwindigkeit (Baud) Schreibleistung bei

Zeichenzählvorrichtung

2:

Tesd

Typenbezeichnung Hersteller

ohne

außen 190 mm

Großbuchstben 20 + Bu 19 + Bu Abschaltung _

bei Gegenschrei-

ben mechanisch mit Tastensperre nach dem 69. Zeichen

elektromechanisch mit Sendekontaktsperre nach dem 69. Zeichen

Anbietung.

343

Lochstreifengeräte

Typenbezeichnung Hersteller Schrittgeschwindigkeit (Baud)

Sende- bzw. Empfangsleistung (Z/s) Sendekontakte Sendeverzerrung (!) Empfangsanker Empfangsspielraum (%) Fernschreibstrom

Tsend 61 b Siemens AG

LS534B SEL

Tloch15d Siemens AG

Drelo 554 SEL

Lochstreifenübertrager Tloch 15£ S&H

50 oder 75

50 oder 75

50 oder 75

50

50 oder 75

6?/s oder 10

6?7/s oder 10

6Y/y oder 1ü

625

62/3 oder 10

5r1 40 40 Typenrad 3000 =—55 mit

K-Gradnach

Breite 17,4mm —_

Stimmgabel VDE

cdinnen50mm

—_

_ _ 11) >35 40 Typenhebel 1500 =

5+r1 40 40 Typenrad 3000 >55 135Hz

0875

( außen 190 mm

durchangelocht durchgelocht (Schuppen) gelocht Großbuchstaben

adgaınaqydeg

3:

vrE

Tabelle

Mr 7

1

4:

Datenendgeräte

Gerät

ö

zZ

Fernschreiber 100 Sıemens AG

2

3

fernschreiber 106 Siemens AG fernschreiber Lo 133

Standard Elektrik Lorenz AG (SE) Transdafa 8404 Datensicherungsgerät DASIS mil lochstreifensender

4

6

GrE

7

3

CCHT

Ne2

Übertragungsgeschwindigkeiten

ach

. Zeichengeschw.

pure 4

5

5-dit Ungesichert: 15415 Besichert:

11501 Prübit #2

SEL Fernschreiber 200 .

Siemens AG Transdafa 8514-101 lochstreifeneingabeeinrichlung

auf Gesichert durch Komb.-Kr 19CCHT Ne 2 s-Bit

Ingesichert rn desi CC

Ne

Siemens AG

6

7

8

628

so | Ss | 5

318

00

n

75

58 | 5 | Ss

s %

623 0

a

$ | üegesichert: 520 vo 2378

228

gesichert:

5 75

a

|EHmAE #0ma [Ums. Zu‚satr)

|£ smile 40mA| Für Ferasetzbetrieb.

Abdruck von Versalien und Gemeinen durch doppelte Umschaltung des

Iuseterngesch

als elektronisch.

SI|S

JE male 40mA|

Poritätssicherung

200

5

ss

75 10

18.15

x

2 25 8

ss

n N

|Ss |

Ss

|ErmAlf oma Bincksicharung P Nocklönge 290-Bi

20 |515

0

ECITT

D

ifsteile

$ oder

1615

J

TBNS

zo

\s|-|

8

I-bis 8-Bit

Bemerkungen

20

[0 20mA)\ (DJE-

{I50-7- Bit)

Tr 7 #1 Prüfbit+ Ibis 8-Bit

200 bit/s

Druckers [Es0mAlE 4omA| Kann auf 6-Bit-Code erweitert I£/D Ums!a Uns werden

515

200

8 j2J 700

3

bis

5 % zz

Tr5+15

Siemens AG Transdata 8514-137

8 | [ochstreifenausgabeeinrichtung

5

Coda Trör1s

CC ArZ

[Ausg T Eing.\Schritf-|Ausg. Eing. | . |geschw. | S-Seriel Pr

(Zeichen/s) | (Bad) | P-Faraliel \ 7 Doppeistram

Teletype-Setter- | 5 |

Umschaltung Siemens AG Dotenübertragungsgerdt &HTIO

’

Code

für

oder

2 cent

-

v24

wa@\-|5

-

Paritälssicherung Va)

d

ar

9IRI9FqIIAy9SUII,J

Tabelle

Tabelle 4 Lochstreifensender LS 200

Ibis 8-Bil Tr5r2

3 SEL Lochstreifenkartenleser LSKZI %0 | lochkartenleser IKT Siemens AG Datenendeinrichtungen ron Daten fernverarbeitungssystemen 1+6 1050 m26

n

8

JeBit 1SH1S

5

6-Bit +1 Prüfbit+T

8

623

”

d

£

-

so

£ mA

-

2312

0

7

313

100

2823

[25-50mA

[0

dei 5-Bit-Code 625 146

CcıHT

0 |} Paritätssicherung

A

va

zn

2740 z7ar

7998 IBM Fernschreibrerteiler ISYEW-Ahrl 2 Telefunken-GroßrechenanlageR9|

on

AEG Telegrophie-Anschlußeinheif T-A£ 200 Siemens AG

m|

5

bis

S3rınaqydadg

97€

noch

Dotenendgerät

102 FLEXOWRITER

S-Bit 175415

-

S-Bit TH5+15

-

150-7-8it

8

14 747 Prüfbite2

623 id

Bm

00

so 75

£ 40mA

6

50

£ H0mÄ

77

200

E | für ma. 83 fs-oder |40mA | Datexonschlüsse

fit

E | für mar. 16 Fs-oder om Ootexanschlüsse

ccirr- va

D

| 0

CEITT-V24

|Paritätssicherung

friden @mbH -

2

—

-

16 | Lachstreifenteser Rus

Lochstreifenlesar 38

-

5

‚0

-

= | = | die erforderlichen Schril

Poraltel-Locher 38 Siemens AG pn) ‚Streifen- und Karteniocher DPSOR SEL

-

5 NS 8 de 8

3

-

- |

-

3

-

ui

-

‚Siemens AQ -

SEL

=

E 5

»

ma

|

— | für den Einsatz als selbständige

Endgeräte in T- oder Dafennetzen

enthält ein

fi

ui

und Paratiei/Serisbzw. Serie/Paroitel-Umsetrer

a

2

Datenübertragung

Datenübertragung über Breitbandstromwege

Bearbeiter:

Alfons

Kaltenbach

1. Allgemeines Die DBP bietet für die Datenübertragung für niedrige und mittlere Geschwindigkeiten eine Reihe von Möglichkeiten, um den jeweiligen betrieblichen Forderungen gerecht zu werden. Für das öffentliche Fernsprechnetz stehen drei verschiedene Modems zur Verfügung. Der Modern D1200S erlaubt die serielle Übertragung von Daten mit einer maximalen Übertragungsgeschwindigkeit von 1200 bit/s. Ein Hilfskanal am unteren Ende des Frequenzbandes ermöglicht es, gleichzeitig Signale mit maximal

75

bit/s

vom

Empfänger

an

den

Sender

zurückzu-

senden. Für die gleichzeitige serielle Übertragung von Daten in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung wird der Modem D200S eingesetzt. Zwei FM-Kanäle gestatten die gleichzeitige Übertragung der Daten mit einer maximalen Geschwindigkeit von 200 bit/s. Der Parallelmodem D20P ist speziell für Datensammelund Auskunftssysteme eingesetzt. Er ermöglicht die Übertragung von 64 Kombinationen mit einer Geschwindigkeit bis 20 Zeichen/s. Alle diese Modems sind im einzelnen im „taschenbuch der fernmeldepraxis“ 1968 und 1969 beschrieben. Sie entsprechen den CCITT-Empfehlungen. Dies ist eine wichtige Voraussetzung für einen weltweiten Datenverkehr im Fernsprechnetz. Daneben ist die Möglichkeit, über festgeschaltete Stromwege mit Fernsprechbandbreite und unter Benutzung geeigneter Modems Übertragungsgeschwindigkeiten bis 4800 bit/s zu erreichen, gegeben. Für die Zukunft zeichnet sich jedoch deutlich der Wunsch ab, Daten noch schneller übertragen zu können. Insbesondere für Verbindungen zwischen Elektronenrechnern tritt dieser Wunsch in den Vordergrund. Für die

347

Fachbeiträge Bereitstellung der hierfür notwendigen Breitband-Übertragungswege (BU-Wege) wird die DBP vor neue Aufgaben gestellt. Die BUÜ-Wege werden vorerst als festgeschaltete Verbindungen bereitgestellt. In absehbarer Zeit (zwei

bis

drei

Jahre)

wird

ein

öffentliches

Netz

für

Daten-

übertragung bis zu 50 kbit/s eingerichtet. Dieses Breitbandnetz wird vorübergehend als handvermitteltes Netz unter Benutzung geeigneter Koppelfelder betrieben werden. 2. Leitungsarten Bei BÜ-Wegen sind Orts- und Fernleitungen zu unterscheiden. Ortsleitungen (BÜ-Ol) bestehen nur aus einem BU-Ortsstromkreis. Fernleitungen (BÜ-Fl) enthalten neben dem BÜ-Fernleitungsabschnitt noch die als Zubringerabschnitt zwischen der Endstelle und der nächsten TFVerstärkerstelle verlaufenden Ortsleitungsabschnitte. Für BÜ-F]

werden

nur

solche

Stromkreise

bereitgestellt,

die

sich auf Grund der international genormten Gruppenbildung in einfacher Weise in TF-Kabel- oder RichtfunkÜbertragungssysteme einfügen lassen. Für sehr hohe Tabelle

I: Leitungstypen

BÜ-Leitung im

Frequenzbereich

einer

für

Nominale Bandbreite der

BÜ-Leitung

Breitbandübertragung Frequenzbereich

am Übergabepunkt

Tn-Leitung

10 kHz

Primärgruppenverbindung (PGV)

48 kHz

60...108

kHz

240 kHz

312...552

kHz

25 Hz...5

MHz

Sekundärgruppenverbindung (SGV) TV-Leitung

318

5 MHz

0,05...

10 kHz

Datenübertragung Übertragungsgeschwindigkeiten noch

die

Fernsehstromkreise

stehen zur

gegebenenfalls

Verfügung.

In

auch

der

Ta-

belle 1 sind die für die Breitbandübertragung vorgesehenen Leitungstypen zusammengestellt. Die Normung weiterer BÜ-Wege mit Bandbreiten zwischen 240kHz und 5MHz ist vorerst nicht vorgesehen, solange es möglich und sinnvoll ist, die Wünsche der Benutzer auf die festgelegten BÜ-Leitungstypen abzustimmen. Für BÜ-OIl, deren obere Übertragungsgrenze über 600 kHz

hinausgeht,

axialkabel

zu

wird

verlegen.

es

notwendig,

besondere

Ko-

3. Übertragungstechnische Eigenschaften und Forderungen 31. Bei

Pegelpläne den

48-kHz-

und

240-kHz-Leitungen

sind

die

Pegel

fernleitungsseitig durch die Primär- und Sekundär-Durchschaltepegel festgelegt. Für die Ol-Übergabepegel sind aus Gründen der Zweckmäßigkeit für die sende- und empfangsseitige Übergabe gleiche Werte festgelegt. Die für TV-Leitungen gültigen Pegelpläne gelten auch unverändert für 5-MHz-Leitungen. Im Bild1 sind die Pegelpläne zusammengestellt. Aus den Pegelplänen ist zu erkennen, daß die BÜ-Leitungen als dämpfungslose Vierpole zur Verfügung stehen, gleichgültig, ob es sich um eine BÜ-Fernleitung oder BUÜ-Ortsleitung handelt. 32.

Zulässige

Signalpegel

Für die Größe der BÜ-Signalpegel sind zwei Grenzwerte von Wichtigkeit: 1. der langzeitige Leistungsmittelwert gemessen als Effektivwert und 2. die kurzzeitigen Signalspitzenwerte. Zwischen beiden Grenzwerten besteht kein allgemeingültiger Zusammenhang, weil ihr Verhältnis zueinander von der jeweiligen Signalart und vom angewandten Modulationsverfahren abhängt. Für die Einstellung des Signalpegels im Sendegerät des Benutzers ist der ungünstigere der beiden Grenzwerte maßgebend. Die Bedingung für die

349

BE

+8.dB

305

-365

1502

+02Np +15dB

—

—

OI-Abschnit—— + Pe

-23Np -20 dB

|

ee?

365

+8

05

+8

+8

50150

2-35 HM -35 HU 15075

23 -20

35

ne

E84 -BlEk 9 Bier

we

-405

+02 +15

Biel later

1502

Fe— Ortsicitung —-

l

+02 +15

75

150

-23 -20

-23 -20

2

05

|

+09ND +8d8

150

1502

+02 +15

+02Ng 15 dB

150 -23 -20

IB

15032 -23 Np -20 dB 7582

52 1. 2. 3.

Bild1.

Pegelpläne

für

BÜ-Leitungen

48-kHz-Leitung, Bezugsfrequenz 90 kHz 240-KHz-Leitung, Bezugsfrequenz 460 kHz 5-MHz-Leitung, Bezugsfrequenz 1 MHz

odgayagypeg

0ge

end

| Fl-Abschnitt m —0l- -Atschmitt AUF im) —— +09 HH

Datenübertragung Tabelle

2:

Maximale Signalspannungswerte für BÜ-Leitungen

.

BU-Leitungsart

|

Leistungspegeljwerte am sende- und

empfangsseitigen

Übergabepunkt ©

Baurden @ 5 relativen

in Pegel 0 as 3

mg

35

a

28 Meßwerte 5 5

am Sende-

2

Übergabe-

u.

se

dBm _—

Z-Bezugswert

2

+38

+15

+09

EM Npmo. a KurzzetdBmol49 spitzenwert (ss)

N

(Eff)

Tr

spitzenwert ss

’

_

NP

Kurzzeit-

10,

+3

+0 Im

2,3

7

| +16 | -

u

+2

2 Bu | | Npmol +1,04| +1,38. +2,53 n u I _ mn 15 '— Ba

Langzeitmit- * P

telwert

— 20 m

+ 0,2

150

Langzeitmit- dBmü! -- 4 elwer

igen

zn Per

Npm

48 Lig kHz- 240.kHz|5.MHz Ltg | Ltg

_

an

NP v

_

2

0,61

u

+126 7,8

MB

_

0,23 "

0,17

065

on

_

I

_

15

0,17

”

nm oT

+086

5,2

— 0,8

-.--

1,0

-

spektrale Energieverteilung von BU-Signalen muß noch festgelegt werden. In der Tabelle2 sind die Signalpegelgrenzwerte für die O-dBr-Punkte sowie für die sendeseitigen Übergabepunkte unter Berücksichtigung der in Bild1 angegebenen Pegelpläne und Z-Bezugswerte zusammengestellt. Der Langzeitmittelwert wird mit einem Breitbandpegelmesser unter Vorschaltung entsprechender Filter (PG- bzw. SG-Filter, 5-MHz-Tiefpaß) ermittelt. Die kurzzeitigen Signalspitzenwerte werden oszillographisch gemessen als Spitze-Spitze-Werte. 33.

Lineare

Verzerrungen

und

Geräusche

Die Probleme im Zusammenhang mit der Breitbandübertragung werden z.Z. studiert und Empfehlungen über die charakiteristischen Eigenschaften von 48- und 240-kHzLeitungen. vorbereitet. Vorschläge über Dämpfungs- und

351

Fachbeiträge Laufzeittoleranzen tragung sind vom Um

diese

Werte

von 48-kHz-Leitungen CCITT bereits gemacht einhalten

zu

können,

für Datenüberworden.

müssen

besondere

Leitungsentzerrer eingesetzt werden. Während die Dämpfungsentzerrung von BÜ-Leitungen von der DBP vorgenommen wird, muß die Laufzeitentzerrung z.Z. noch mit privaten

Einrichtungen

vorgenommen

werden.

Die

Lauf-

zeitverzerrungen einer 48-kHz-Leitung werden fast ausschließlich durch die Gruppendurchschaltefilter (GDFi) verursacht. Demgegenüber sind die Laufzeitverzerrungen, hervorgerufen durch die verschiedenen Gruppenumsetzer,

Pilotfrequenzen müssen unterdrückt sein.

"co 642

1038 108

kHz

Bild 2. Restliche Dämpfungsverzerrungen (Anzustreben ist eine Toleranz von 1,5 dB) »S Nach besonderer Vereinborung

a I r

642 655

I

l

1

——

1025 1038108

kHz

Bild 3. Restliche Gruppenlaufzeitverzerrungen (Schema gilt für zwei Gruppendurchschaltefllter, für jedes zusätzliche Gruppendurchschaltefllter 10 «as mehr Toleranz)

352

Datenübertragung

60 Bild

4.

"0

Laufzeitverzerrung

80 [78

30 von

ı

L

mo kHz

Primärgruppenschleife

(Kurve l), 48-KHz-Leitung mit 3 Durchschaltefiltern Pilotsperrfilter 84,08 kHz (Kurve 3), Pilotsperrfilter (Kurve 4)

Leitungsverstärker Ting.

und

Kabeladern,

l

70 f (Kurve 2), 104,08 kHz

verhältnismäßig

ge-

Die Kurve 1 in Bild4 zeigt die mittlere Gruppenlaufzeitverzerrung einer Primärgruppenschleife. Welche Gruppenlaufzeitverzerrung eine 48-kHz-Leitung mit drei GDFi (je nach Leitungsaufbau enthält eine 48-kHz-Leitung zwei bis vier GDFi) aufweist, ist mit der Kurve 2 in Bild4 dargestellt. Der in Bandmitte liegende Pilotton mit einer

23 Fernmelde-Praxis

353

Fachbeiträge Frequenz

von

verfahren

84,08kHz

die

kann

Datenübertragung

bei

einigen

störend

Übertragungs-

beeinflussen.

Es

ist daher vorgesehen, den Pilotton an den oberen Rand des Bandes nach 104,08kHz zu verlegen. Um eine Beeinflussung der Pilotempfänger durch Datensignale zu vermeiden, sind Gruppenpilotsperrfilter notwendig, die in einem schmalen Frequenzbereich in der Umgebung der Pilotfrequenz eine hohe Sperrdämpfung aufweisen. Die durch diese Sperrfilter verursachte Laufzeitverzerrung zeigt Bild4 mit den Kurven 3 und 4. Bei den bisherigen Untersuchungen und Einsatzfällen wurde ein Abstand des Grundgeräusches vom Nutzsignal von >4Np ermittelt. Dieser Wert hat im allgemeinen keinen Einfluß auf die Güte der Datenübertragung. Problematischer sind die Kurzzeitspitzenwerte, die teilweise die Größenordnung der In solchen Fällen kann

Maßnahmen

zu

treffen.

Signalspannungswerte es notwendig werden,

annehmen. besondere

4. Technischer Aufbau der Breitband-Übertragungswege In

diesem

Abschnitt

Aufbau

von

üblichen

Weise

wird

vornehmlich

48-kHz-Leitungen

der

beschrieben,

da

technische z.Z.

aus-

schließlich diese BU-Leitungen für die Datenübertragung benutzt werden. Auf dem BÜ-Fernleitungsabschnitt zwischen den TF-Verstärkerstellen werden die BÜ-Leitungen in der bei Primärund Sekundärgruppenverbindungen geführt.

Die

Ortsleitungsabschniitte

Ta.

Siemens

als

Zu-

bringerverbindung zwischen der Endstelle und der nächsten TF-Verstärkerstelle werden mittels unbespulter Doppeladern des Ortskabelnetzes gebildet. Die Entdämpfung und Entzerrung wird mit tragbaren, für den PG-Frequenzbereich 60...108 kHz geeigneten Transistorverstärkern vorgenommen. Mit diesen Primärgruppenleitungskoffern (PGLtKo) — die mit Sende- und Empfangsverstärkern des neuen

Z12-Systems

der

AG

ausgerüstet

sind

— wurden 1969 die ersten BU-Leitungen ausgerüstet. Die bei diesen Einsatzfällen und die bei vorangegangenen Messungen erarbeiteten Erfahrungen haben gezeigt, daß sich die Verstärkerkoffer für die Einrichtung von 48-kHz-

354

Datenübertragung Ortsleitungen bzw. der Ortsleitungsabschnitte von 48-kHzFernleitungen ohne weiteres verwenden lassen. Die nächsten Verstärkerkoffer werden bereits mit Einschüben der 'TF-Bauweise 7 ausgestattet sein. Außerdem ist für den Einbau der bei vollbestückten Verstärkerkoffern erforderlichen vier TF-Leitungsübertrager noch ein besonderes Leitungsübertrager-Gehäuse geschaffen worden. Aus Gründen

des

Grundgeräusches,

aber

vor

allem

wegen

der

wirk-

samen Nahnebensprechdämpfung bei Gegenrichtungsbetrieb, soll nach den bisherigen Erfahrungen die Betriebsdämpfung der unbespulten Ortskabeladern den Wert von 6Np bei 108 kHz nicht überschreiten. Dies entspricht etwa einer

0,8mm bei

Ol-Länge

von

11km

Aderndurchmesser.

den

derzeitig

Als

eingesetzten

bei

06mm

und

14km

Nebensprechdämpfung

bei

muß

Datenübertragungssystemen

ein Wert von mindestens 3Np angestrebt werden. Gegebenenfalls kann es notwendig werden, die beiden Betriebsrichtungen in getrennten Ortskabeln zu führen oder gar ein TF-Sonderkabel auszulegen. Bild5 zeigt den Aufbau eines BÜ-Weges (48-kHz-Leitung) mit Pegelangaben. In die Ol-Abschnitte von 48-kHz-Fernleitungen müssen in den TF-Verstärkerstellen

1.

GDFi

eingeschaltet werden,

um

sendeseitig Außerbandstörungen mit Sicherheit vom Gruppenumsetzer fernzuhalten und um empfangsseitig das dem Benutzer zuzuschaltende Nutzband zu begrenzen.

2.

Zur

Qualitätskontrolle

der

48-kHz-Leitungen

wird

nur

Klärung

der

der Fernleitungsabschnitt mittels PG-Pilot überwacht und geregelt. Eine Pilotüberwachung für die Gesamtverbindung von Endstelle zu Endstelle ist erst dann vorgesehen, wenn posteigene Breitbandmodems zur Verfügung stehen. Auch bei 240-kHz-Leitungen sollen die Ortsleitungsabschnitte über unbespulte Doppeladern des Ortskabelnetzes geführt und mit tragbaren, für den SG-Frequenzbereich 312...552kHz geeigneten Transistorverstärkern ausgerüstet werden. Die Beschaffung geeigneter Versuchsgeräte und

die

Durchführung

von

Versuchen

zur

Reichweiten-, Entzerrungs-, Nebensprech- und Beeinflussungsfragen steht noch aus. Von diesen Ergebnissen wird es abhängen, ob die Führung der 240-kHz-Ol über das 23*

355

Signalende-

pegel

-42

-49

+02

-42

l

| |

\

150.150

|-02N5

|

—-

I

I )

zen oz I 7

_P< GltgKo _

|

ee

I

|

LI - I)

Io2p |

+02Np TOR

|

|

60..108kHz

2

750

!

ıGdfi , ir

|

Se IL__I -49

150

mE

um

| |

42

1

| ! } -42

I

'! amt

einer 48-kHz-Leitung

|

art.

mit Pegelangaben

| 1-02M;

>} hr |]

0

PitgKo

-+a) — '

150 Bild 5. Aufbau

+02Np

75075082

60..108kHz

|

ı absoluter 0,2Np \Signalendeı Pegel +02Np Meßpegel 17082

adgapaqypeg

MeBpegel + O2Np 75082 absoluter N

Datenübertragung normale Ortskabelnetz beibehalten werden kann, oder nb die Verlegung spezieller symmetrischer oder koaxialer

TF-Ortskabel

leitungen auf jeden Fall

und

verschieden

ob

eine

kanal-System

schrieben.

5. Modems im

vorgesehen

werden

muß.

Bei

5-MHz-Orts-

wird die Verlegung spezieller Koaxialortskabel Fall notwendig. Da die Einsatzfälle von Fall zu sind,

wird

die

TF-Führung

über

verwendet

werden

Art

ein

der

Verstärkertechnik

Einkanal-

soll,

hier

oder

nicht

Mehr-

näher

be-

für Breitband-Übertragungswege

Ein erster Entwurf für einen CCITT diskutiert. Dabei wird

103,8kHz

aus

sprechend

ist

dem

Band

60...108

Breitbandmodem wurde der Bereich von 64,2 bis kHz

bereitgestellt.

Der

Frequenzbereich von 104 bis 108 kHz kann für einen Sprachkanal bzw. Hilfskanal benutzt werden. Als Übertragungsgeschwindigkeit wird 48 kbit/s empfohlen. Entfür

eine

Datenverbindung

über

eine

soll

daher

Sekun-

därgruppe der Frequenzbereich 330...530 kHz und die Übertragungsgeschwindigkeit 240 kbit/s vorgesehen. Bei der Wahl der Übertragungsgeschwindigkeiten wurde berücksichtigt, daß in Zukunft möglicherweise auch Verbindungen und Netze mit Pulscodemodulation (PCM) vorhanden sind, die für die direkte Übertragung digitaler Signale

geeignet

sind.

Der

Datenstrom

einen

Schrittakt aufweisen, der ein Vielfaches der bei PCM verwendeten 8-kHz-Abtastfrequenz ist. Zunächst wird eine Empfehlung für Modems mit Restseitenbandmodulation (RSB) ausgearbeitet, da sowohl Synchron- als auch Asynchronbetrieb erwünscht ist. Der Asynchronbetrieb ist vor allem zur schnellen Übertragung von Faksimileund Bildsignalen für Sichtgeräte gedacht. Nachstehend

wird

der

bei

den

bisherigen

verwendete Modem 3978, Modell 1, der Fa. form beschrieben. Der Modem 3978, Modell

Einsatzfällen

IEM in Kurz1, wurde ent-

wickelt zur Übertragung von Daten auf überlassenen Stromwegen. Er arbeitet mit einer Übertragungsgeschwindigkeit von 40800 oder 20400 bit/s. Der Modem verlangt eine Vierdraht-Verbindung, obwohl er nur in Halbduplex-

357

Fachbeiträge

Daten von der SynchrondatenSteuerung

‚yom Sprachkanal

| 1

Codierer

Taktgeber zur Steuereinheit

|

EinseitenbandModulator

4uBktz

Oszillator

Bild 6. Blockdiagramm

nur

arbeitet;

in

einer

zur BU-Leifung

64 kHz

Taktgeber

betrieb

Verstärker

Daten-

Richtung

und

des Senders

Steuerzeichen

übertragen.

Der

Empfänger

können

werden

Modem

jeweils

erhält

vom

Endgerät die serialisierten binären Daten in Form bipolarer Spannungen. Der Modem wandelt diese Spannungen in eine Komkination aus Phasen- und Amplitudenmodulation einer im Modem erzeugten Trägerfrequenz um. Prüfmöglichkeiten erlauben dem Bediener in Störungsfällen, auf einfache Weise festzustellen, ob die Datenendeinrichtung, der Modem oder die Übertragungsleitung gestört

ist.

Sender

und

getrennte Einheiten betrachtet werden, einem Gehäuse untergebracht sind. Der

Sender

Taktgeber

des

hat

besteht

im

aus

fünf

wesentlichen

Sendeübertragungstaktes

register

des

während

das

Codierers.

zwei

die

völlig

jedoch

Einheiten

(Bild6).

Steuerung

der

zwei

und

Im

als

Codierer

Funktionen: werden

in

Der

Bildung

Schiebe-

die

vom

Datenendgerät kommenden Gleichspannungssignale in eine derartige Form gebracht, daß die Breite des Frequenzspektrums verringert wird und im Bereich von 20,4 kHz ein Energiemaximum aufweist. Die vom Datenendgerät kommende Rechteckbitfolge gelangt zuerst in ein siebenstelliges Schieberegister mit einer Schiebetaktfolge von 40,8kHz. Jedes Bit wird in zwei Impulse umgewandelt. Eines davon stellt das Originalbit dar, das andere hat entgegengesetzte Polarität. Das „1“-Bit erhält die Form 10, beschriebenen

358

„0“-Bit

Modern

als

01

dargestellt

werden

jeweils

wird.

zwei

Bei

Bits

dem

zu

hier

einer

Datenübertragung Doppelleitkombination (Dibit) zusammengefaßt. Durch entsprechende Kombinationen der Bits können vier verschiedene Dibits gebildet werden. Zwischen den Dibits liegt jeweils ein Echobereich, in dem Amplituden verschiedener Höhe auftreten, hervorgerufen durch Überlagerung bzw. teilweise Auslöschung verschiedener Echoimpulse. Diese liegen jedoch so, daß keine Überlagerung mit einem Hauptimpuls möglich ist. In einem auf den Codierer folgenden Tiefpaß werden höhere Frequenzanteile

unterdrückt.

Die

von

einem

Quarzoszillator

er-

zeugte Frequenz von 128kHz wird durch einen Trigger auf die Trägerfrequenz 64 kHz herabgesetzt. In einem Modulator wird die 64-kHz-Trägerfrequenz mit dem Basisfrequenzband von 5,1 bis 35,7kHz moduliert. Mit einem Hochpaßfllter gelangt das obere Seitenband von 69,1 bis 99,7kHz zur Übertragung, während das untere Seitenband unterdrückt wird. Dem oberen Seitenband wird ein Pilotton mit der Frequenz des Trägers zugesetzt, dessen Pegel 10 dB unter dem des Signals liegt. Der Pilotton synchronisiertt im Empfänger einen Oszillator, der die Trägerfrequenz zur Demodulation des empfangenen Signals liefert. Der Empfänger besteht im wesentlichen ebenfalls aus fünf

Baueinheiten

(Bild 7).

Die Empfangsempfindlichkeit liegt zwischen —20 und —6dBm. Schwankungen des Empfangspegels von +6dB werden mit einer automatischen Pegelregelung auf + 1dB ausgeglichen. Dem Empfanegsverstärker schließt sich ein Dämpfungs- und Laufzeitentzerrer an. Zur Wiedergewinnung des Trägers von 64 kHz, der zur Demodulation des

er | + g Bein einstellung

Demadtatort Wieder-

Jewinnung

des Trägers

Bild 7. Blockdiagramm

Oeten- }Emefangsdten, — |,Becodierung Wieder- | Empfangstakt

gewinnung |

| des Taktes |

des Empfängers

359

Fachbeiträge Signals notwendig Pilotfrequenz aus

ist, wird mit einem dem Signalgemisch

64-kHz-Filter ausgesiebt.

die Vor

diesem Filter wird die Pilotfrequenz phasenrichtig zum Signalgemisch justiert. Der ausgefilterte Träger wird begrenzt und verstärkt und dann auf den Eingang eines phasengesteuerten Oszillators geführt, der im wesentlichen aus einem Phasendiskriminator besteht. Er liefert eine Gleichspannung, dessen Polarität und Amplitude von der Phasendifferenz zwischen dem empfangenen Träger und der Oszillatorschwankung abhängt. Sie dient zur Phasensynchronisation

gang

wird

eines

dem

Schaltkreisen

64-kHz-Quarzoszillators.

Demodulator

besteht:

zugeführt,

dem

Der

der

eigentlichen

Aus-

aus

drei

Demodulator,

einem Verstärker und einem Tiefpaßfilter. Das untere entsprechende Seitenband ist wieder das Basisband von 5,1 bis 35,7kHz. Das obere Seitenband läßt sich wegen des großen Abstandes vom Basisband durch einen einfachen

Tiefpaß

signal

läßt

daher

ein

leicht

sich

Verfahren

Wiedergewinnung Beschreibung

bits

in

trennen.

unsynchronisiert

Taktfrequenz

Senders

wurde

Zweiergruppen

entweder

bei

einer

durchsang oder 00-Gruppierung.

gewonnene

nicht

angewendet

der

des

Das

0l-

werden,

oder

Es

muß

welches

ermöglicht.

erwähnt,

angeordnet

Basisband-

auswerten. wie

die

werden.

10-Gruppierung

Bei

die

der

Daten-

Das

ergibt

einen

Null-

einen Scheitelwert bei einer 11- bzw. Aus den beiden Zuständen, Nulldurch-

gang oder Maximalwert, werden Impulse abgeleitet, die zur Synchronisation des Taktoszillators dienen. Eine ein-

mal gen

erfolgte Bitfolge

Synchronisation wird somit bei jeder beliebiaufrechterhalten, d.h. der Modem ist absolut

codetransparent.

Die

Rechtecksignals

Basisbandsignal

durchgang“

ist

worden

und

ist

Datenbits

gewonnen,

abgeleitet

im

werden

das

worden

„Ein“-Zustand,

umgekehrt.

Die

aus

ist.

durch

dem

wenn

Die

Tastung

Leitung

eine

Datenbits

des

demodulierten „l*

und

„Null-

erkannt

der

syn-

chrone Empfangstakt werden über entsprechende Schnittstellenleitungen zum Datenendgerät übertragen. Soll vor oder während der Datenübertragung eine Sprechmöglichkeit

des

360

bestehen,

so

kann

zusätzlich

Signalspektrums ein Sprachkanal vorgesehen Schrifttum: Seite 381

oberhalb

werden.

Datenendeinrichtungen

Datenendeinrichtungen Bearbeiter:

Alfons

an Modems

Kaltenbach

1. Überblick Die

brachte

Entwicklung

der

elektronischen

Veränderungen

mit

sich,

wie

Datenverarbeitung wohl

andere Erfindung unseres .technischen Unternehmen haben sich in den letzten weit

für

die

daß sie damit waltungsarbeit zielle

und

elektronische

Datenverarbeitung

den größten Teil erledigen. Viele

technische

kaum

eine

Zeitalters. Viele Jahren schon so entschieden,

der routinemäßigen Versetzen sie für kommer-

Anwendungen

ein.

Die

heutigen

Computer lassen die Erledigung von mehreren Aufgaben gleichzeitig zu, wie: „Direkte Belegverarbeitung“, „Multiprogramming“

und

Die „Direkte Datenerfassung lichkeit,

die

„Datenfernverarbeitung“.

Belegverarbeitung“ soll Umwege bei der vermeiden. Sie ist also eine weitere Mög-

Leistung

d.h. die Dateneingabe gleichzeitig schneller zu

eines

Computers

voll

auszunutzen,

schneller zu machen und Ergebnissen zu kommen.

somit

Bei „Multiprogramming“ werden verschiedene Arbeiten nach unterschiedlichen Programmen zur gleichen Zeit von einem Computer erledigt. Natürlich ist dabei sichergestellt, daß die Aufgaben und die dazugehörigen Arbeitsprogramme

gabe

für

Bei eines

sie wo

nicht

sich

der

verwechselt

getrennt

werden,

wird.

„Datenfernverarbeitung“

Unternehmens

verlagert

sie

erledigt

die

gebraucht

mit

einem

Fähigkeiten

werden.

Die

sondern

arbeiten

zentralen

eines

jede

viele

Stellen

Computer,

Computers

Auf-

d.h.

dorthin,

Datenfernverarbeitung

er-

laubt den zentralen Geschäftsablauf bei gleichzeitiger zentraler Berichterstattung. Die Entwicklung des Unternehmens bleibt dabei unabhängig, denn alle Abteilungen bleiben beweglich und trotzdem hat die Zentrale laufend einen Überblick. Da die Entfernungen für die Daten keine Rolle spielen, kann die räumliche Struktur des Unterneh-

361

Fachbeiträge mens bestehen bleiben. Der Informationsaustausch zwischen allen zentralen und dezentralen Stellen geschieht — mit großer Sicherheit und fast ohne Zeitverlust — unter Benutzung

der

verschiedenen

Fernmeldewege

der

DBP,

die für die Datenübertragung zur Verfügung stehen. Die rasche Entwicklung der Datenverarbeitungsanlagen ließ für die Außenstellen von Datennetzen eine Vielzahl von unterschiedlichen Datenstationen — Datenübertragungs(DUE) und Datenendeinrichtungen (DEE) — entstehen, die den vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten angepaßt werden

müssen.

In

den

Abschnitten

2.,

3.

und

4.

sind

die

DEE

erwähnt, die auf Antrag des Herstellers von der DBP für eine Anschaltung an posteigene Modems einer Prüfung für die allgemeine Zulassung unterzogen wurden. 2.

Datenendeinrichtungen

an Modems

Alle unter diesem Abschnitt chen in der Ausführung der CCITT-Empfehlung V.24.

D 1200 S

aufgeführten DEE entspreSchnittstellenleitungen der

Die DEE, die bereits im taschenbuch praxis 1968 und 1969 besprochen wurden,

belle 1 21.

zusammengestellt.

Datenstation

2780

(Fa.

der sind

fernmeldein der Ta-

IBM)

Die Datenstation 2780 wird als Ferndrucker und als Fern-Karteneingabe-/Kartenausgabegerät für große Datenvolumen verwendet. Mit dieser Station lassen sich leistungsfähige

und

schnelle

Außenstationen

aufbauen.

Die

DEE 2780 ist codeflexibel, d.h. sie kann mit verschiedenen Übertragungscodes arbeiten. Vier verschiedene Modelle und eine Reihe von Zusatzeinrichtungen erlauben eine Anpassung jeweiligen

der DEE in Art und Anwendungsgebiete.

Charakteristische Übertragungsart: Übertragungscode: 6 oder 8 sein variabel, jedoch

362

Leistungsfähigkeit

an

die

Daten der 2780 Blockweise, synchron und bit-seriell. Die Anzahl der Bits pro Zeichen kann je nach Übertragungscode. Blocklänge maximal 167 Zeichen.

_ Rozei

ji

"yp-Bezeichnung

\Übertragungs

firma

art

DATANET-30 Fa. Bull General Electric Teledata VD 07 Fa. FACIT

Magnetband-Einheif Fa. IBM

Übertragungscode

an Modems

Übertragungs-

geschwindigkeit | (bis)

D 1200 S

Betriebsart

fehlersicherung

halbdupiex

Zeichenprüfung

43 bis 4800 bit/s

blockweise | 8-dif-Code (4 aus 8 Code) Synchron

1200

halbduplex

Blocksicherung + Zeichenprüfi

2200

halbdupiex

Blocksicherung + Zeichenprüfung

7200

halbduplex

Blocksicherung + Zeichenprifung

|Infarmationsbits + 2 Stopbits

simpiex oder halbauyple;

ber Vierdrahtieilungen duplex

Zeichenprüfung

blockweise synchron blockweise Syachron

8-bit-Code (4 aus 8 Code]

ferndaten-Steuereinheil 270] fa. IBM

7.

blockweise synchron

| 8-bif-Code (4 aus 8Code)

7200 bil/s

halbduplex für Information und Rückmeldung

Blocksicherung + Zeichenprüfung

2. |

blockweise asynchron

| 15tartbit «6 Datenbits + 7 Pröfbit + 1 Stopbit

7332 bit/s oder 8006it/s

\halbaupiex für Information und Rückmeldung

Blocksicherung+ Zeichenprüfung

halbduplex für

Blocksicherung +

2020 mit Adapier für

Horconidata H 6010-Serie fa. Marconi

blockweise synchron

bleckweise synchron

| 8-Bit-Code (4 aus 8 Code)

1200 bit/s

Dafenübermittiungs-Einheit | 7009 fa. IBM 'Lochkarten-Einheit 1013 Fa. IBM

Datenfernübertragung 0738| Fa. IBM

£9E

I

über DEE

zeichenweise | 5-6i-Code oder 8-bit-Uode asynchron | +Start-und Stop-bits zeichenweise | TStartbit+5 oder mehrere asynchron

7702

1: Übersicht

8-bif-Code (4 aus 8Code) S-6-7 oder 8-bit-Code

1200bit!s 300 bis 1200 bil[s

Information und Rückmeldung holbduplex mif Hilfskanal

Zeichenprüfung

Kreuzparifäfsverf

us3unyysllumpususIeq

Tabelle

Tabelle 1

Data-Recorder

7103 LDC und N83DPP Fa. Mohak

blockweise synchron

Abrechnungs-Computer 820 | blockweise Fa. Nixdorf

TD 2160

asyachron

blockweise

fa. Olivetti DITT fa. Remington Rand

asynchron blockweise synchron

EIS Fa. Remington Rand

blockweise Syrchron

Uniscope 300

blockweise

Fa. Remington Rand

Synchron

| # bit/Zeichen für num. Daten | 1200 bit/s Gff Netz &bit/Zeichen für alphanum. Daten

| 2400 6it/s über!. Leitungen

halbdupler mit

Blocksicherung

Hilfskanal

6 bis 12 bit/ Zeichen +

1200 bit|s

halbduplex mit

Kreuzparitätsverf:

6 Informationsbits +

1200 bit!s

halbduplex mit

Blocksicherung

Start und Stopbits

7 Start + 1Stopbit 6 Informationsbits + 7Paritätsbit

Hilfskanal

7200

Hilfskanal halbdupiex mit Hilfskanal

$..8 Informationsbits + 7Paritätsbit

1200

halbduplex

Zeichenprüfung

7-bil- Code

7200 bit/s

halbduplex

Kreuzparitatsverf:

6-bit-Code(X5-3)

1200 bit!s Öff Netz

halbduplex

Kreuzparitätsverf

Zeichenprüfung

ASCH bzw. CCITT Ne)

DCT 2000

blockweise

Datenübertragungsöystem GH 207 Fa. SEL

zeichenweise synchron

6...9 bit/Zeichen

1200

halbduplex mit Hilfskanal

Transdada-System 8003 |

blockweise

5...8 bit/Zeichen

1200

halbduplex

DVA 400%

zeichen-oder

7200 bit!s

halbduplex

Fa. Remington Rand

Fa. Siemens AG

Fa. Siemens AG

syachron

synchron

blockweise asynchron

oder T-bit-Code(CGITTN.S) | #800 bit/s über!

Zeichenprüfung

Leitungen

Code ungebunden norm.

7-bit-Code (CCITT Nr5)

Blecksicherung

feste Blöcke S60Bif Kreuzparitäfsverf

a3gıpıaqyoeg

12:13

noch

Datenendeinrichtungen Übertragungsgeschwindigkeit: Bei eingebautem taktgeber 600, 1200 oder 2400 bit/s. Betriebsart: Halbduplex Rückmeldung. Fehlersicherung: prüfung.

für

Zeitschritt-

Informationsübertragung

Blocksicherung

und

zyklische

und Code-

22. Datenstation 1978 (Fa. IBM) Die Datenstation 1978 ist der Vorgängertyp der Datenstation 2780. Sie erlaubt als Übertragungsformat nur einen 8-Bit-Code und arbeitet mit Blocksicherung und Zeichenprüfung als Fehlersicherung. Die übrigen Eigenschaften sind im wesentlichen die gleichen wie bei der Station 2780. 23.

Mit

Zentraleinheit

dem

traleinheit

1131

(Fa.

Synchrondaten-Anschluß 1131

eingebaut

ist,

wird

IBM)

7690,

der

das

in

System

der

Zen-

1130

zu

einer kompletten DEE, Das System 1130 wurde für technisch-wissenschaftliche Aufgaben mit großem Rechenbedarf entwickelt. Die Zentraleinheit 1131 ist der Kern des Systems.

Sie

steuert

das

Funktionieren

der

gesamten

An-

lage, liest die Daten ein, speichert und verarbeitet sie nach Anweisungen des im Kernspeicher eingegebenen Programms. Programme, die die jeweilig vorhandene Kernspeicherkapazität übersteigen, können in mehrere Teile

zerlegt

werden,

die

ihrerseits

dann

auf

den

eingze-

bauten Plattenspeicher „ausgelagert“ werden. Alle Werte, Daten, Informationen oder Befehle werden im Kernspeicher binär dargestellt. Charakteristische Übertragungsart:

Daten der 1131 Blockweise, synchron

und

bit-seriell.

Übertragungscode: Beim SRT-Verfahren 8 Bits pro Zeichen. Jedes Zeichen enthält gleichviel 0 und 1 Bits (4 aus 8 Code). Beim BSC-Verfahren kann die Anzahl der Bits pro Zeichen 6 oder 8 sein je nach Übertragungscode. Übertragungsgeschwindigkeit: 600, 1200, 2000 oder 2400 bit/s. Betriebsart: Halbduplex für Informationsübertragung und Rückmeldung. Fehlersicherung:

Blocksicherung

und

Zeichenprüfung.

365

Fachbeiträge 24.

Data-Recorder

1100-Serie

(Fa.

MDS)

Die 1100-Serie besteht aus einer Reihe von Typen für verschiedene Anwendungsfälle. Das Grundgerät stellt der 1103 LDC (LONG DISTANCE COMMUNICATION) Data Recorder dar. Die DEE 1103 kann in Verbindung mit einem Modem D1200S über das Fernsprechnetz zu einer zweiten 1103 Daten übertragen. Als Datenträger werden 1/a-Zoll-Magnetbänder benutzt. Die 1103 kann eingesetzt werden zum Erstellen, Prüfen, Übermitteln oder Empfangen von Daten. Außerdem besitzt sie eine komplette automatische Fehlererkennung, die sicherstellt, daß nur fehlerfrei übertragene Sätze aufgezeichnet werden. Den

DEE

mit

gleichen

1109

DPC,

folgenden

elektrischen 1112

DPA,

Schaltkreisen

1115

Unterschieden

DPT

und

in der

entsprechen

1183

DPP,

Ausstattung:

die

jedoch

1109 DPC besitzt zusätzlich einen Kartenleser, 1112 DPA ist mit einer Additionsmaschine ausgerüstet, 1115 DPT hat einen Lochstreifenleser als Zusatz und 1183 DPP besitzt für die Erfassung von Daten eine Schreibmaschine. Charakteristische Daten der 1100-Serie Übertragungsart: Blockweise, asynchron und bit-seriell. Übertragungscode: 6-Bit-Code + Paritätsbit (BCD-Code). Übertragungsgeschwindigkeit: 1200 bit/s. Betriebsart: Halbduplex für Informationsübertragung und Rückmeldung. Fehlersicherung: 25.

Blocksicherung

Data-Recorder

+

Zeichenprüfung.

6400-Serie

(Fa.

MDS)

Die 6400-Serie ist im wesentlichen identisch mit der 1100-Serie des Abschnittes 2.4. Lediglich kann bei der 6400Serie neben dem 7-Bit-Code auch mit einem 9-Bit-Code gearbeitet werden. So entspricht der Data-Recorder 6403 dem 1103, 6409 dem 1109, 6412 dem 1112 und 6415 dem 1115. 26.

NCR

735-

und

736-Serie

(Fa.

NCR)

Die Geräte der Fa. MDS (Abschnitte 2.4. und 2.5.) werden auch von der Fa. NCR unter eigenem Namen und eigener

366

Datenendeinrichtungen Typenbezeichnung

angeboten.

Die

NCR-Geräte

den entsprechenden MDS-Geräten technisch genügt daher eine Übersetzertabelle. NCR 735-301 735-631 735-431 735-531 735-831 2.7.

& & < & =

MDS 1103 1109 1112 1115 1183

NCR 736-301 736-631 736-431 736-531

Datensichtstation (Fa. Siernens AG)

Eine

Datensichtstation

numerischer

Daten

und

Kurven und Schaubildern auf bildröhre. Datensichtstationen gesetzt

für

Dialogverkehr

—

Es

MDS 6403 6409 6412 6415

die

Darstellung

mit

Wiedergabe von

alpha-

Funktionen,

dem Schirm einer Fernsehwerden hauptsächlich einDatenverarbeitungsanlagen

in Systemen für direkte Datenfernverarbeitung, wenn — häufig kein schriftliches Dokument (handcopy) über ausgetauschten

mit

4004/752

gestattet

die

= = & &

sind

identisch.

Informationen

erforderlich

die auszutauschenden Informationen kurz sind, d.h. bis etwa 1000 Zeichen

ist;

die

verhältnismäßig umfassen.

Nachdem der Schreibzustand erreicht ist, kann der Operateur Informationen über die Tastatur in das Datensichtgerät eingeben. Ist die Datensichtstation in den Sendebetrieb umgeschaltet, so beginnt sie mit dem Aussenden der Daten mit einer Geschwindigkeit von 1200 bit/s. Nach dem Sendebetrieb schaltet sich die Station selbständig auf Empfangsbetrieb und kann Daten vom Rechner empfangen. Ist die Empfangsnachricht zu Ende, schaltet die Datensichtstation automatisch in den Schreibzustand zurück. Charakteristische Übertragungsart:

Daten der 4004/752 Zeichenweise, asynchron

und

Übertragungscode: 7-Bit-Code (ASCII-Code Nr.5) + Paritätsbit, zusätzlich 1 Start- und Übertragungsgeschwindigkeit: 1200 Betriebsart: Halbduplex. Fehlersicherung: Zeichenprüfung.

bit-seriell.

bzw. CCITT 1 Stopbit.

bit/s.

367

Fachbeiträge 28. Transdata/DKS 4800 (Fa. Siemens AG) Das Transdata/DKS-4800-System mit Modemanpassung MAP2 an den Modem D1200S erlaubt eine fehlerfreie Datenübertragung im Synchronbetrieb auf dem öffentlichen Fernsprechnetz. Das System besteht aus Ein- und Ausgabestationen,

on-

und

die

einzeln

off-line

Ausgabegeräte

eingesetzt

sind

oder

miteinander

werden

vorgesehen

können.

kombiniert

Als

TRANSDATA

Ein-/

8410

und

8411 sowie 8413 bis 8420 mit einer Datenübertragungssteuerung. Die Übertragung der Daten erfolgt blockweise. Ein Block kann durch den Anwender in mehrere variable Teilblöcke unterteilt werden. Im Fehlerfall wird der fehlerhafte Block von der Eingabestation wiederholt, an der Ausgabestation erfolgt jedoch die Ausgabe der Kopien

fehlerfrei

stationen

(clean

besitzen

paper,

clean

austauschbare

Charakteristische

Daten

Übertragungsart:

Blockweise,

des

tape

usw.).

Codeumsetzer.

Alle

Daten-

DKS-4800-Systerns synchron

und

bit-seriell.

Übertragungscode: 6-, 7- oder 8-Bit-Code. Übertragungsgeschwindigkeit: 1200 bit/s. Betriebsart:

Halbduplex.

Fehlersicherung: Blocksicherung, wahlweise Blockparität oder zyklische Sicherung. 29.

Datenübertragungseinheit (Fa.

Siemens

AG)

Zeichen-

und

40048

Die Übertragungseinheit der 40045 erlaubt über entsprechende DUE und Übertragungswege den Anschluß einer Vielzahl von Datenstationen an eine Datenverarbeitungsanlage 4004S. Die Datenstationen können simultan zueinander mit der 4004S verkehren. Um eine große Anpassungsfähigkeit an den Variationsbereich der Anwendungsfälle von niedrigen zu hohen Leitungszahlen (bei 1200 bit/s Übertragungsgeschwindigkeit von 18 Leitungen bei 6 bit/Zeichen bis 30 Leitungen bei 10 bit/Zeichen) und niedrigen zu hohen Übertragungsgeschwindigkeiten (50 bit/s bis 9600 bit/s) zu erreichen, wird die Übertragungseinheit für jeden Anwendungsfall aus Bausteinen zusammengesetzt. Es gibt drei Grundbausteine, die Leitungsmultiplexansteuerung, den Leitungsmultiplexor und die

368

Datenendeinrichtungen leitungsproportionalen, als derlichen Leitungspuffer.

Bindeglied

zu

den

DÜE

erfor-

Charakteristische Daten der 4004S mit Leitungspuffer an Leitungsmultiplexor A Übertragungsart: Zeichenweise, asynchron. Übertragungscode: 5, 6, 7, 8, 9, 10 bit/Zeichen lich eines einfachen oder doppelten Stopbits. Übertragungsgeschwindigkeit: 2400 bit/s).

1200

bit/s

(200,

A6

einschließ600,

1800,

Betriebsart: Simplex/Halbduplex. Fehlersicherung: Zeichenprüfung. 210.

Synchronadapter (Fa. TEKADE-FGF)

DTE190

Der Synchronadapter DTE190 dient zur Erzeugung des Sende- und Empfangsschrittaktes für die Datenübertragung mit einer asynchronen 1200/600-bit/s-DÜE. Der Synchronadapter ist dann notwendig, wenn eine DEE, die zur Synchronübertragung eingerichtet ist, an eine DÜE, die keinen Schrittakt liefert, angeschlossen werden soll. Er kann in Verbindung mit allen End- und Übertragungseinrichtungen, deren Schnittstellenbedingungen den einschlägigen Normen entsprechend eingesetzt werden. 211.

DCS-System

(Fa.

Remington

Rand)

Die UNIVAC-Rechenanlagen der Serie 9000 sind in der Lage, gleichzeitig eine Vielzahl von Übertragungsleitungen für den Datenaustausch zu bedienen. Die Verbindung vom Rechner zu den Leitungen wird über das DCS-System hergestellt. Das DCS-System enthält einen Multiplexor, der je nach Type den Anschluß von maximal 1, 4 oder 16 Simplexbzw. Duplexleitungen über Leitungsendgeräte ermöglicht. Zwischen dem Leitungsendgerät über das DCS und dem Rechner werden die Daten bit-parallel und zeichenweise übertragen. Jedes Endgerät enthält, für Sendeund Empfangsdaten getrennt, einen oder mehrere Zeichenspeicher, die eine Anpassung an die speziellen Anforderungen der Übertragungswege gestatten, wie z.B. die Umsetzung der Daten in bit-serielle Form. Zwischen dem Leitungsendgerät und dem Modem D1200S befindet sich

24 Fernmelde-Praxis

369

Fachbeiträge zur

Anpassung

nannter

an

Interface

die

Schnittstelle

Modul

sowie

des

für

die

Modems

gung ein Synchronadapter DTE 190 der Fa. Charakteristische Daten des DCS-Systems Übertragungsart: asynchron.

Block-

oder

ein

soge-

Synchronübertra-

TEKADE-FGF.

zeichenweise,

synchron

oder

Übertragungscode: 4-, 5-, 6-, 7- oder 8-Bit-Code mit oder ohne Paritätsbit bei Synchronübertragung, bei Asynchronübertragung zusätzlich 1 Start- + 1—2 Stopbits. Übertragungsgeschwindigkeit: bit/s erlaubt die DEE). Betriebsart:

Halbduplex

Fehlersicherung: 212,

1200

(Duplex

Blocksicherung

SCS-System mit (Fa. Remington Rand)

bit/s bei

+

(600

bis

230 000

Vierdrahtleitungen).

Zeichenprüfung.

CTM-H

Die größeren UNIVAC Rechenanlagen, wie z.B. U 494, U 1108, U418 usw., können gleichzeitig eine Vielzahl von Übertragungsleitungen für den Datenaustausch bedienen Über den Multiplexor des SCS-Systems lassen sich maximal 32 Simplex- bzw. Duplexleitungen über Leitungsendgeräte

anschließen.

Durch

eine

Prioritätslogik

können

Lei-

{ungen mit nahezu beliebiger Geschwindigkeit angeschlossen werden. Der normale Betriebsbereich reicht von 20 bis 50000 bit/s bei bit-serieller Übertragung. An einem Kanal des Rechners ist der Betrieb eines SCS-Systems oder eines Scanner Selectors mit 4 SCS-Systemen möglich. Die übrige Arbeitsweise und die charakteristischen Daten

sind im wesentlichen die gleichen wie bei schnitt 2.11. beschriebenen DCS-System.

3. Datenendeinrichtungen

an

Modems

dem

unter

Ab-

D 2008

Auch die unter diesem Abschnitt aufgeführten DEE genügen in der Ausführung der Schnittstellenleitungen der CCITT-Empfehlung V.24. In der Tabelle2 sind die DEE, die bereits in den Jahrgängen 1968 und 1969 erörtert wurden, zusammengestellt.

370

„7

hen: "yp-Bezeichnung Firma

Datenübertragungs-

Konfrolleinheit 1026 Fa. IBM Datenfernverarbeitungs] System 1050

fa. IBM

Datenstation 2747 Fa. IBM Datenübertragungs-

Kontrolleinheit 1448

TLE

FR und 2702 a.

2:

Übersicht

über

; I. \Übertragungs Übertrogungscode .

art

DEE

an

Übertragungs|geschwindigkeit | . (bit/s)

blockweise | T5tartbit + 6 Informationsbits +

1332

blockweise | 1Startbit+6 Informationsbits+

133,2

asynchron

asynchron

1Prüfbi} + 1Stopbit

1Prüfbit + 7Stopbit

Modems

7332 bit/s

blockweise | 1Startbit+ 6 Datenbits +

7332 bit/s

T7Prüfbit + 1Stopbit

Betriebsart

Fehlersicherung

halbduplex für

|. Blocksicherung +

Information und | Rüi Idung halbduplex für Information und

Rückmeldung

zeicherweise | 1Startbit +6 Datenbits + asynchron | Prüfbit +1Stopbit asynchron

D 200 S

halbdupiex für Information und | Rückmeldung halbdupiex Für Information und

Rückmeldung

Zeichenprüfung

Blocksicherung+ Zeichenprüfung

Zeichenprüfung + Satzprüfung mit Zusafzeinrichlung Blocksicherung +

Zeichenprüfung

uaFungyslIuppususjeq

Tabelle

Fachbeiträge 31.

Teletype

33TACASR

KCT002/003

(Fa.

Bull)

mit

Adapter

Es handelt sich beim 33 ASR um eine Fernschreibmaschine, bestehend aus einer Tastatur, einem Blattschreiberdruckwerk, einem Lochstreifenleser und -stanzer. Sie arbeitet nach dem Start-Stop-Prinzip (1 Start-, 2 Stopschritte). Der Adapter KCT 002/003 (Fa. Koopmann & Co) ist die Anpassungseinheit der Teletype-Maschine 33 ASR zum Modem D200S. Die DEE in Verbindung mit dem Modem D200S stellt eine Datenstation eines sogenannten Time-Sharing-Zentrums dar. Charakteristische Übertragungsart:

Daten der 33 ASR Zeichenweise, asynchron

und

bit-seriell.

Übertragungscode: 7-Bit-Code (ASCII-Code bzw. CCITT Nr.5) + 1 Paritätsbit, zusätzlich 1 Start- und 2 Stopbits. Übertragungsgeschwindigkeit: Betriebsart:

Fehlersicherung:

32.

Teletype Modell

110 bit/s.

Simplex/Duplex. Zeichenprüfung.

33TACASR

210

(Fa.

Bull

und

mit Fa.

Plotter

Calcomp)

Es handelt sich hier um eine Station, die abwechselnden Betrieb eines Calcomp-Digital-Plotters und eines Teletyp8-Kanal-Fernschreibers in Verbindung mit dem Modem D200S an einem Time-Sharing-Computer gestattet. Der Fernschreiber dient zur Ein- und Ausgabe numerischer Daten in die und von der DVA. Der Plotter wird von der DVA-Anlage gesteuert und erstellt graphische Darstellungen beliebiger Art. Im Normalzustand arbeitet nur der Fernschreiber mit der DVA zusammen, und erst, wenn von der DVA ein bestimmter Code an das Anschlußgerät, Modell 210, gegeben wird, erfolgt die Umschaltung auf den Plotter. Von diesem Zeitpunkt an werden die ankommenden Daten als Plotter-Steuersignale interpretiert. Beim Empfang eines festgelegten Umschaltecodes wird vom Plotterbetrieb auf Fernschreiberbetrieb zurückgeschaltet. Die charakteristischen Daten entsprechen weitgehend denjenigen unter Abschnitt 3.1. aufgeführten.

372

Datenendeinrichtungen 33.

DATANET

20

(Fa.

Bull)

Das DATANET 20 ist eine asynchrone Einkanal-Steuereinheit für serielle Datenübertragung. Es ist Bestandteil eines Rechners der Serie 400 von Bull General Electric. Es

arbeitet

nach

—

Bitumordnung

dem

Start-Stop-Prinzip.

Das

DATANET

läßt sich auf folgende Arbeitsweisen einstellen: — gerade, ungerade oder keine Zeichenpaarigkeit beim

Übertrag

zwischen

und DATANET 20 .— automatische Erkennung von Steuerzeichen Codes — 1 oder 3 Zeichen pro GE-400-Wort —

Auswahl

der

Steuerwortzone

im

0

Kernspeicher

des

ASCII-

Kernspeicher

Charakteristische Daten für das DATANET 20 Übertragungsart: Zeichenweise, asynchron und bit-seriell. Übertragungscode: einstellbar 5-, 6-, 7- oder 8-Bit-Code mit einem Start- und 1—3 Stopbits (max. 11 Bit/Zeichen). Übertragungsgeschwindigkeit: 200 bit/s (einstellbar von 40 bis 1200 bit/s). Betriebsart: Halbduplex. Fehlersicherung: Zeichenprüfung. 34.

7102 COMMUNICATION (Fa. Friden)

TERMINAL

Das 7102 Terminal stellt im Prinzip eine elektrische Schreibmaschine mit elektronischer Einund Ausgabesteuerung dar, die über den Modem D200S mit einer DVA verbunden ist. Die Maschine verfügt über je einen Leser

und

Locher

für

Lochstreifen/Lochstreifenkarten.

Die

durch Tastenanschlag oder Codelesung ausgewählten Zeichen werden im ISO 7-Bit-Code mit zusätzlicher Lochung im 8. Kanal zur Paritätsprüfung dargestellt. Die einzelnen Codes werden von der Maschine seriell angeboten und durch Start- und Stopbits getrennt. Die Datenstation ist für die Zusammenarbeit mit einem Time-Sharing-Zentrum geeignet. Charakteristische Daten für das 7102 Terminal Übertragungsart: Zeichenweise, asynchron und bit-seriell. Übertragungscode: 7-Bit-Code (ISO-Code) + 1 Paritätsbit + 1 Start- und 1 Stopbit.

373

Fachbeiträge Übertragungsgeschwindigkeit: 200 bit/s. Betriebsart: Halbduplex. Fehlersicherung: Zeichenprüfung. 35.

Te308SH

(Fa.

Olivetti)

Das Gerät Te 308 SH arbeitet mit dem Olivetti Interface A024 als DEE für Time Sharing Rechenzentrum. Das Gerät eignet sich zum Senden und Empfangen von alphanumerischen Daten. Die Informationen können über eine Tastatur oder über einen Lochstreifenleser gedruckt und unter

Verwendung

eines

Modems

D200S

über

das

Fern-

sprechnetz zum fernen Rechner übertragen werden. Empfangene Daten werden auf einem Endlosformular gedruckt und wahlweise in einen Lochstreifen gestanzt. Der Leser und der Locher sind in der Maschine eingebaut. Ein Parallel-Serienumsetzer sorgt für die Übertragung der Zeichen, die über das Tastenfeld eingegeben werden oder die vom Lochstreifenleser und vom automatischen Kennungsgeber gesendet werden. Die von der Leitung empfangenen Signale werden durch einen Serien-Parallelumsetzer dem Locher sowie den Wahltasten zugeordnet. Von hier aus wird die Druckgruppe und die Funktionsgruppe gesteuert. Charakteristische Übertragungsart: Übertragungscode: bit)

+ 2 Stopbits.

Daten der Te 308 SH Zeichenweise, asynchron CCITT

Nr.5,

Übertragungsgeschwindigkeit: Betriebsart:

bit-seriell. (7

+

Prüf-

110 bit/s.

Halbduplex.

Fehlersicherung: 36.

und

8 Bit/Zeichen

Zeichenprüfung.

Datenübertragungseinheit (Fa. Siemens AG)

40048

Die DEE 40048, die bereits unter Abschnitt 2.9. beschrieben wurde, kann mit einem entsprechenden Leitungspuffer auch an einem Modem D200S betrieben werden. Die Anzahl der anschließenden Übertragungswege reicht dabei von 109 Leitungen bei 6bit/Zeichen bis 182 Leitungen bei 10 bit/Zeichen.

374

Datenendeinrichtungen 37.

Teletype 33 ASR mit Adapter TCO-81-256-C2 (Fa. Teleprint)

Diese DEE vergleichbar DEE, ebenso

ist in der Aufgabenstellung und Anwendung mit der unter Abschnitt 3.1. beschriebenen die charakteristischen Daten.

4. Datenendeinrichtungen system D20P Das

System

D20P,

am

bestehend

Parallel-Datenübertragungsaus

dern Modem

der Außen-

station D20P-A und dem Modem der Zentralstation D20P-Z, wird in erster Linie als Datensammelsystem bei allen zentralisierten Verkaufs- und Vertriebsorganisationen und bei allen Organisationen mit zentraler Auskunftserteilung eingesetzt. Die Modems arbeiten mit Parallelübertragung, d.h. alle Bits eines Zeichens bzw. die Frequenzen für ein Zeichen werden gleichzeitig übertragen. Der Datenfluß ist im wesentlichen von der Außenstelle zur Zentralstelle gerichtet. Einzelheiten über das Parallel-Datenübertragungssystem

41.

Datenendeinrichtungen am der Außenstation D20P-A Tastatur

enthalten.

sind

des

41.1.

Taschenbuches

D20P

1969

5930-B01

(Fa.

im

Jahrgang

Modem

IBM)

Zur Übertragung von numerischen Daten an eine zentrale Stelle stellt die Tastatur 5930-B01 in Verbindung mit dem Modem D20P-A eine einfache Eingabestation dar. Durch ihre universelle Einsetzbarkeit sind empfangsseitig, zusammen mit dem Modem D20P-Z, die unterschiedlichsten Datenendgeräte möglich. So kann z.B. die IBM 7772 Sprachausgabe an einem System 360 (on-line) wie auch die zunächst für den pharmazeutischen Großhandel vorgesehene Steuereinheit IBM 3945-23 an einem Locher 545 (off-line) als Verarbeitungsgerät betrieben werden. Die 5930-B0O1-Tastatur besteht aus einem 12teiligen Tastenfeld mit den Ziffern 0-9 und zwei Sondertasten sowie einer weiteren, links vom Tastenfeld angeordneten Tastenreihe für

Sonderzeichen.

Ist

die

Verbindung

aufgebaut

und

auf

375

Fachbeiträge Datenübertragung umgeschaltet, werden,

wobei

die

DEE

erst

können

bei

Daten

eingegeben

Tastendruck

das

Sende-

teil des Modems einschaltet, d.h. im Ruhezustand steht der Modem stets auf Empfang. Die Rücksignale oder die Sprachenantwort können im Lautsprecher des Modems D20P-A wahrgenommen werden. Charakteristische

Daten

Übertragungsart:

Zeichenweise,

Übertragungscode:

2 mal

der

Tastatur

1 aus

Übertragungsgeschwindigkeit: Zeichenart: merischen

412.

Numerisch, Ausführung

Ausweisleser

die des

und

bit-parallel.

4 (4 Bit/Zeichen). max.

15

5930-B01

asynchron

etwa

5 Zeichen/s.

möglichen

D20P-A

Zeichen

ohne

5923-B01

(Fa.

der

nu-

Takt.

IBM)

Der Ausweisleser ist zur Übertragung numerischer, in Plastikausweise oder Abrißkarten gelochter Daten geeignet. Das Gerät wird vor allem dort eingesetzt, wo in Abrißkarten gelochte Bestelldaten usw. übertragen werden sollen. Die Ausweise bzw. Abrißkarten werden zur Übertragung einzeln in den Leser eingeschoben, dabei wird während der Dauer des Durchlaufs das Sendeteil des Modems eingeschaltet. Die abgefühlten Daten werden während dieser Zeit übertragen. Der Leser kann auch mit der Tastatur 5930-B0l zu einer Einheit zusammengebaut werden. So können zunächst Daten von den Plastikausweisen oder Abrißkarten übertragen und anschließend variable

Daten

über

die

Die Gerät

charakteristischen 5930-B01.

413.

Lesegerät

Tastatur

Daten

3938-01

sind

eingegeben

(Fa.

die

werden.

gleichen

wie

beim

IBM)

Das Gerät dient zum Zuführen, elektronischen Abfühlen und Ablegen spezieller kleiner Plastiklochkärtchen. Diese Kärtchen enthalten z.B. Bestelldaten von pharmazeutischen Artikeln, die von einer Apotheke zu einem Großhändler übertragen werden sollen. Hierzu werden die Kärtchen in ein Magazin in bestimmter Reihenfolge eingelegt und nach Aufbau der Verbindung mittels Fernsprecher und Ablage des Handapparates auf die Modemgabel die START-Taste auf dem Gerät betätigt. Dadurch

376

Datenendeinrichtungen werden weils

die

nach

Empfang

Kärtchen dem

der

Lesestation

Übertragen

wird

durch

ein

wieder

Rücksignal

Charakteristische

Daten

Übertragungsart:

Blockweise,

Übertragungscode:

des

2 mal

zugeführt

abgelegt.

bestätigt.

Lesegerätes

Übertragungsgeschwindigkeit:

und

und

bit-parallel.

4 (4 Bit/Zeichen). 20 Zeichen/s.

Zeichenart: Numerisch, die 15 möglichen Zeichen merischen Ausführung des D20P-A ohne Takt. 41.4.

je-

korrekte

3938-01

asynchron

1 aus

Der

Kleinkartenleser

(KKL)

301

(Fa.

der

nu-

SEL)

Der KKL:301 dient zum Lesen von Kleinlochkarten. Als Daten können beispielsweise Artikel-, Waren- oder Materialnummern in den Kleinlochkarten gespeichert sein. Der KKL301 besteht aus einem Antriebs- und Leseteil und aus einem auswechselbaren Rundmagazin, das bis zu 200 Kleinlochkarten aufnehmen kann. Das Lesen der Kleinlochkarten geschieht durch mechanische Abtastung unter Verwendung von Edelmetall-Kontaktfedersätzen. Nach dem Aussenden des Inhalts einer jeden Karte wartet der Leser auf ein Rücksignal, das den fehlerfreien Empfang bestätigt. Bleibt das Rücksignal aus, dann wiederholt der Leser die Abtastung der letzten Karte. Ist nach dreimaliger Wiederholung die Übermittlung noch nicht einwandfrei erfolgt, so wird der Lesevorgang gestoppt und es ertönt ein akustisches Signal. Nach Übertragung der letzten Karte stoppt der KKL 301 automatisch und es er1önt ebenfalls ein akustisches Signal. Die charakteristischen Daten des KKL301 sind gleich wie

beim

415. Der

Lesegerät

Leser Leser

übertragung.

36 36

ist

Der

3938-01

(Fa.

(Abschnitt

Siemens

ein Leser

AG)

Eingabegerät hat

4.1.3.).

ein

für

parallele

fotoelektrisches

DatenLese-

system, das bis zu sechs Informations- und eine Taktspur lesen kann. Die Bits eines Zeichens werden parallel abgetastet und durch entsprechend eingestellte Relaiskontakte an der Schnittstelle dem Modem D20P-A angeboten. Als Datenträger werden Kleinlochkarten, die dem Leser

377

Fachbeiträge über Wechselmagazine zugeführt werden, verwendet. Die Kleinlochkarten haben für das Lesegerät 3938-01 (Abschnitt 4.1.3.), den Kleinkartenleser 301 (Abschnitt 4.1.4.) und für den Leser 36 die gleichen Abmessungen, und zwar 254mm Breite und 50,8mm Länge. Die Kärtchen werden beim Leser 36 dem Magazin einzeln entnommen, gelesen und wieder in das Magazin zurückgeführt. Der Vorschub des Magazins wie auch des Kärtchens in die Lesestelle wird durch Hubmagnete gesteuert, so daß ein Antriebsmotor für das Gerät entfällt. Der Leser enthält alle Einrichtungen, die für das Lesen, die Steuerung des Kartenzubringers und zur Überwachung des Betriebes erforderlich sind. Charakteristische

Daten

Übertragungsart:

Blockweise,

Übertragungscode:

2 mal

des

Lesers

1 aus

Übertragungsgeschwindigkeit:

36

asynchron 4 (oder

und 3 mal

421.

Datenendeinrichtungen am der Zentralstation D20P-Z 7772

4).

20 Zeichen/s.

Zeichenart: Numerisch oder alphanumerisch baustufe des Modems D20P-A. 42.

bit-parallel. 1 aus

Sprachausgabe

(Fa.

je

nach

Aus-

Modem

IBM)

Die 7772 ist eine Sprachausgabe-Einheit, die mit dem Multiplexor-Kanal einer IBM 360/30, 40 oder 50 verbunden ist. Die Sprachausgabe verbindet den Rechner über den Modem D20P-Z mit dem Fernsprechnetz, indem sie eine Sprachantwort auf digitale Eingabe-Daten erzeugt. Zur Dateneingabe werden spezielle Eingabegeräte (z.B. Tastatur 5930-B01) in Verbindung mit einem Modem D20P-A verwendet. Eine Eingabe, bestehend aus einer Serie von Zeichen, wird im Rechner unter der Kontrolle des Systerns/360 gesammelt. Die Eingabedaten werden durch das Programm

ausgewertet,

welches

die

angeforderten

Daten

von einem Plattenspeicher abruft. Diese Daten werden benötigt, um die Antwort zu erzeugen, die, in Tonfrequenzen übersetzt, als Sprachausgabe der Eingabeseite übermittelt werden. Der Benutzer erhält die Sprachantwort

378

Datenendeinrichtungen über den Lautsprecher des Modems D20P-A oder über die Hörkapsel des Handapparates. Charakteristische Daten der 7772 Übertragungsart: Zeichenweise, asynchron und bit-parallel. Übertragungscode:

2 mal

l aus

Übertragungsgeschwindigkeit: 4.2.2.

3945-023

4. 15

Zeichen/s

Steuereinheit

(max.).

(Fa.

IBM)

Die 3945-023 gestattet es, die mit einem Modem D20P-Z empfangenen Daten zu prüfen, in Lochkartencode zu übersetzen und an weitere Datenendgeräte weiterzuleiten. Die Steuereinheit ist je nach angeschlossenem weiteren Datenendgerät für ON-Line- oder OFF-Line-Betrieb geeignet. Bei OFF-Line-Betrieb wird die Ausgabe der empfangenen Daten auf Lochkarte mit dem Kartenlocher 545 Modell 1 ermöglicht. Zusammen mit dem Lesegerät 3938-01 (Abschnitt 4.1.3.) und dem Modem D20P-A auf der Sendeseite und dem Modem D20P-Z mit der Steuereinheit 3945-023 auf der Empfangsseite steht ein komplettes Übertragungssystem für ein zentrales Bestellwesen zur Verfügung. Darüber

hinaus

wurde

eine

„line-procedure“

erarbeitet,

wel-

che auf dem „Prinzip des Dialogs“ beruht, d.h. die Sendeseite erhält in regelmäßigen Abständen Rückmeldungen zur Bestätigung, daß die gesendeten Daten auch korrekt empfangen wurden. Charakteristische

Daten

der

3945-023

Steuereinheit

Übertragungsart: Blockweise, asynchron Übertragungscode: 2 mal 1 aus 4.

und

bit-parallel.

Übertragungsgeschwindigkeit: Informationsübertragung max. 20 Zeichen/s, Rückmeldung mit 5 bit/s. Zeichenart: Numerisch, die 15 möglichen Zeichen merischen Ausführung des D20P-Z ohne Takt. 423.

der

nu-

Zentral-Simulator für Datensammelsystem (ZSD) mit Streifenlocher DP30P (Fa. SEL)

Der ZSD paßt die Ausgangsschnittstelle des Modems D20P-Z an den Streifenlocher an. Der Zustand der Emp-

379

Fachbeiträge fangsdatenleitungen 104 wird von der Empfangsschaltung abgenommen, in seine Bedeutung decodiert und die Zeichen für den Locher vom Code 2 mal 1 aus 4 in den Fernschreibcode CCITT Nr.2 umgewandelt. Die Abtastmarkierung auf der Leitung 131 löst während einer Zeichenkombination den Locherschritt aus. Während der Ruhekombination wird die Schrittauslösung unterdrückt. Der ZSD wertet die Zustände der weiteren Schnittstellenleitungen aus und steuert den Betriebsablauf zwischen Modem D20P-Z und dem Locher DP30P. Dieser dient zum Erstellen und Duplizieren von Lochstreifen für 5...8 Kanal-Codes. Charakteristische Übertragungsart:

Daten der ZSD mit Locher DP 30P Blockweise, asynchron und bit-parallel.

Übertragungscode:

2 mal

1 aus

Übertragungsgeschwindigkeit: Zeichenart:

Numerisch,

merischen

4.2.4.

der

gelocht

Modem

werden,

(10

Zeichen/s.

möglichen

D20P-Z

8650

Daten

einen

15

8650

Datenstation

numerische über

2.

des

Datenstation

Mit 1.

Ausführung

die

4. 20

Zeichen

ohne

(Fa.

Takt.

Siemens

der

nu-

AG)

können Ziffern

D20P-Z

und

5

empfangen,

Sonderzeichen) abgedruckt

und

zusätzlich alphanumerische Daten über eine elektrische Tastatur eingegeben und ebenfalls abgedruckt und gelocht werden. Der

bei

dem

Datenblöcke,

richtig

führung

oder

kann

die

Vorgang

falsch die

durch

entstehende

entsprechende

gekennzeichnet

Datenstation

mit

Lochstreifen

enthält

Sonderzeichen

werden. dem

Je

als

nach

Aus-

ISO-Code

oder

dem EBCDI-Code (7-Bit-Code ohne Paritätsbit) betrieben werden. Als Bindeglied zwischen dem Modem D20P-Z und den die empfangenen Daten ausgebenden Endgeräten ist ein Betriebssteuergerät (BSTG) eingesetzt. Zu den Aufgaben des BSTG gehört die Umcodierung der im Code 2 mal 1 aus 4 vom Modem D20P-Z empfangenen Daten in

380

Datenendeinrichtungen den zur Weiterverarbeitung erforderlichen Code und die Bewertung der übertragenen Steuerzeichen, soweit diese Sonderfunktionen auslösen. Darüber hinaus wertet das BSTG die Meldeleitungen der Schnittstelle zwischen dem Modem D20P-Z und des BSTG aus und bedient dementsprechend die Steuerleitungen des Modems D20P-Z und das Ausgabeendgerät über dessen Steuerund Meldeleitungen.

Die

sind

4.2.3.).

charakteristischen

gleich

wie

beim

Daten

ZSD

mit

der

8650

Locher

mit

DP30P

dem

BSTG

(Abschnitt

5. Schrifttum [1] [2] [3] [4]

„taschenbuch der fernmelde-praxis“ 1969, Datenendeinrichtungen an Modems, S. 359—371. „taschenbuch der fernmelde-praxis“ 1969, Datensammelsysteme mit Modems D20P, S. 3973—307. „taschenbuch der fernmelde-praxis" 1968, Datenübertragung auf Fernsprechleitungen, S. 283—303. „taschenbuch der fernmelde-praxis“ 1968, Datenendeinrichtungen an Modems, S. 305—325.

381

Fachbeiträge

Moderne Bearbeiter:

TF-Meßgeräte

Helmut

Scherenzel

1. Einführung Die wichtigsten TF-Meßgeräte sind TF-Pegelsender und TF-Pegelmesser. Sie werden jeweils als ein aufeinander abgestimmtes Gerätepaar hergestellt. Ein derartiges Gerätepaar bildet einen TF-Pegelmeßplatz. Während in den TF-Endstellen komplette TF-Meßplätze benötigt werden, ist £für die Zwischenverstärkerstellen in der Regel nur ein TF-Pegeimesser erforderlich. Deshalb sind im Betrieb mehr Pegelmesser als Pegelsender eingesetzt. Es gere

werden

einfachere

TF-Meßgeräte

mit

Betriebsmeßgeräte hoher

Pegel-

und

oder

aufwendi-

Frequenzge-

nauigkeit und -konstanz hergestellt. Hochwertige TFMeßgeräte eignen sich für spezielle Aufgaben, z.B. als Vergleichsgeräte zur Überprüfung der TF-Betriebsmeßgeräte. Für die normalen Betriebsaufgaben [1] genügen einfachere TF-Meßgeräte. Der vorzusehende Frequenzbereich eines TF-Meßplatzes hängt davon ab, für welches TF-System oder für welche TF-Systeme er verwendet werden soll. Günstig ist es, wenn mit den TF-Meßgeräten nicht nur der Übertragungsbereich der TF-Systeme erfaßt wird, sondern wenn auch einzelne höhere Umsetzerfrequenzen noch im Arbeitsbereich der TF-Meßgeräte liegen. Für TF-Systeme, die über symmetrische Kabeladern geführt sind (V120, V60), müssen die TF-Meßgeräte mit symmetrischen Ein- und Ausgängen (Z = 150 Ohm) versehen sein. Die Koaxialein- und -ausgänge werden häufig umschaltbar mit Z = 750hm und Z = 150 Ohm ausgeführt. Ein hochohmiger Eingung wird bei TF-Pegelmessern in der Regel für eine maximale Frequenz von etwa 1,6 MHz vorgesehen. Für höhere Frequenzen ist ein hochohmiger Eingang nur über einen Tastkopf sinnvoll. Viele TF-Pegelsender gestatten eine Umschaltung ihres Ausganges auf den Innenwiderstand Null (R, = 0 Ohm). Tatsächlich stellt

382

TF-Meßgeräte diese

Ausgangsschaltung

widerstand

(
2MHz) ist ein R,==0 unzweckmäßig, da bei diesen Frequenzen die immer benötigte Meßverbindungsleitung schon einen so großen Einfluß ausübt, daß am Ende der Meßschnur ein R, = 0 nicht mehr gegeben ist. Bei höheren Frequenzen hat es daher nur Sinn, mit einem Innenwiderstand entsprechend dem Wellenwiderstand der Meßverbindungsleitung zu arbeiten (R; = 2). TF-Meßgeräte für Frequenzen bis 1,6 MHz gestatten meistens auch Messungen im NF-Bereich. Für diesen Bereich wird mit einem Innenwiderstand R, = 600 Ohm symmetrisch beim Sender und einem entsprechenden Eingang beim Pegelmesser gearbeitct. Die TF-Pegelmesser haben durchweg einen Selektivempfangsteil. Soweit sie für niedrigere Frequenzen dimensioniert sind (maximal etwa 1,6 MHz), ist stets auch ein Breitbandempfangsteil vorgesehen. Der Selektivempfangsteil beginnt meist bei 2kHz, während der Breitbandempfangsteil des Pegelmessers bereits im NF-Bereich ab 200 oder 300 Hz zu messen gestattet. Alle TF-Meßgeräte mußten bisher in zwei Ausführungen

hergestellt

werden,

nämlich

mit

Np-

und

mit

dB-

Eichung. Im TF-Übertragungsbetrieb der DBP wurden Meßgeräte in Np-Ausführung eingesetzt, während der Richt£funkbetrieb die dB-Ausführung verwendete. Die meisten ausländischen Postverwaltungen benutzen die vom Maßsystem her zweckmäßigere dB-Eichung. Die DBP wird künftig neue Meßgeräte einheitlich nur noch in dB-Ausführung beschaffen. Manche ausländischen Verwaltungen verwenden den Leistungspegel, in Deutschland und in einigen anderen Ländern dagegen wird der Spannungspegel gemessen. 2. Neuentwicklung

transistorierter TF-Meßgeräte

Wegen ihrer großen Vorteile gegenüber den Röhren, insbesondere wegen ihres geringen Leistungs- und Platzbedarfs sowie ihrer langen Lebensdauer, haben die Transistoren auch in den Neuentwicklungen der TF-Meßgeräte Eingang gefunden. Die TF-Meßgeräte konnten dadurch

383

Fachbeiträge kleiner aufgebaut werden, und es bot sich auch die Möglichkeit an, netzunabhängige TF-Meßplätze herzustellen, die aus gasdichten Nickelcadmium-Akkumulatoren gespeist werden. Im allgemeinen ist wahlweiser Betrieb aus dem Netz oder aus dem eingebauten Akkumulator vorgesehen. Der Akkumulator kann bei den meisten Geräten auch unmittelbar durch eine L.adeeinrichtung im Meßgerät wieder aufgeladen werden. Die Bestückung der Meßgeräte mit den zuerst verwendeten Germanium-Transistoren erforderte einigen Aufwand zur Kompensation der Temperaturabhängigkeit der elektrischen Daten der Transistoren. Anstelle einer Röhre wurden in den Meßgeräten meist mehrere Transistoren eingesetzt. Die heute verwendeten Silizium-Transistoren haben günstigere Temperatureigenschaften als die älteren Germanium-Transistoren.

Die

Schaltungen

sind

jedoch

auch hier aufwendiger als bei den TF-Meßgeräten mit Röhrenbestückung, weil die kleinen, relativ billigen Transistoren Schaltungsverbesserungen ermöglichen, die bei den Meßgeräten mit Röhrenbestückung wegen des Aufwands nicht in Betracht gekommen wären. Allgemein ist bei neueren TF-Meßgeräten eine Tendenz der Entwicklung nach höherer Pegelgenauigkeit zu beobachten. Bei den hochwertigen TF-Meßgeräten finden sich auch interessante technische Neuerungen. Erst durch den Transistoreinsatz sind solche Lösungen, die mit beträchtlichem Schaltungsaufwand verbunden sind, wirtschaftlich realisierbar

geworden.

So

besitzt

z.B.

der

selektive

Pegelmes-

ser SPM6 (Fa. Wandel & Goltermann) eine automatische Pegeleichung. Ein anderer TF-Meßplatz (W 2021/G 2021/ D 2021

der

Fa.

Siemens

AG)

für

den

Frequenzbereich

bis

25 MHz ist mit einem 1kHz-Raster ausgestattet, so daß die Meßfrequenz des TF-Pegelsenders und des TF-Pegelmessers im gesamten Frequenzbereich jeweils im Abstand von 1kHz mit Quarzgenauigkeit eingestellt werden kann. 3. Aufbau der TF-Meßgeräte 31. TF-Pegelsender Einfachere TF-Pegelsender werden als Schwebungssender mit 2 Oszillatoren G„ und Gy aufgebaut. Die Sende-

384

TF-Meßgeräte frequenz f,.na entsteht als Differenz der beiden Oszillatorfrequenzen £,, und fu: Fan — fin — Tsena Das Prinzip des Schwebungssenders bietet erhebliche Vorteile gegenüber gewöhnlichen Rückkopplungssendern: Es kann ein sehr großer Frequenzbereich, z.B. 2kHz bis 612kHz (etwa 1:300), als Sendefrequenz f,.na mit einer prozentual viel kleineren Frequenzänderung des Abstimmoszillators Gy), z.B. 652 kHz bis 1262 kHz (etwa 1:2), erreicht

werden.

Durch

den

möglichst

übereinstimmenden

Aufbau der beiden Oszillatoren G,, und G;, läßt sich eine Kompensation der Temperaturund Spannungseinflüsse auf die Oszillatoren bis zu einem gewissen Grad erreichen. Der Abstimmoszillator G,, muß die für den gesamten Frequenzbereich notwendige Frequenzabstimmung ermöglichen. Der Interpolationsoszillator G;,, gestattet zusätzlich eine kleine Frequenzvariation (Feinabstimmung). Die Gestaltung der Frequenzabstimmungen und die Anzeige der Frequenz auf einer Skala gehören zu den wichtigsten konstruktiven Problemen der TF-Meßgeräte. Es gibt hierzu sehr unterschiedliche Lösungen. Die einfachste ist die Unterteilung des gesamten Frequenzbereichs in Teilbereiche,

die

mit

einem

Schalter

vorzuwählen

sind.

Die

Fre-

quenz kann hierbei z.B. auf einer Trommelskala angezeigt werden. Für jeden Teilbereich ist eine eigene Skala erforderlich. Eine andere günstige Lösung stellt die Einbereichabstimmung dar. Sie erfordert eine sehr hohe mechanische Einstellgenauigkeit mit einem Übersetzungsgetriebe, das praktisch keinen toten Gang besitzen darf. Zur Frequenzanzeige wird eine große effektive Skalenlänge benötigt, um die erwünschte hohe Ablesegenauigkeit zu erhalten. Eine Herstellerirma verwendet für die Skala ein Filmband, das eine beträchtliche Länge von z.B. einem Meter besitzt. Die auf dem Filmband aufgebrachte Frequenzskala kann entsprechend der großen Skalenlänge sehr fein geteilt werden. Durch eine einfache Aufwickelvorrichtung ist der Platzbedarf im Meßgerät gering. Ein anderes Meßgerät besitzt ein optisches Projektionssystem, das die Skala stark vergrößert und damit eine hohe Ablesegenauigkeit ermöglicht.

25 Fernmelde-Praxis

385

Fachbeiträge

iM £ > fob

I #

7p =

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Fab-Fint “Trend

'

Gint

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>»

Font Bild 1.

Bei quenz

den des

Frequenz

Blockschaltbild

eines

einfachen

TF-Pegelsenders

höherwertigen TF-Meßgeräten kann die FreOszillators für die Grobabstimmung an die eines

100 kHz-

oder

1 MHz-Quarzrasters

elektro-

nisch angebunden werden. Ähnliche Lösungen gibt es auch für die Frequenz des Oszillators zur Feinabstimmung, der bei einem Meßgerät z.B. alle 10 kHz gerastet werden kann. Bei anderen TF-Meßgeräten wird die Übereinstimmung der Oszillatorfrequenz für die Feinabstimmung mit einer

der

instrument stimmen

eine

hohe

Frequenzen

angezeigt,

mindestens

eines

so

daß

für

den

Quarzrasters

Frequenzgenauigkeit

durch

an

einem

entsprechendes

Zeitpunkt

gegeben

der

Meß-

Ab-

Einstellung

ist.

Den grundsätzlichen Aufbau eines einfachen TF-Pegelsenders zeigt Bild1 schematisch. Im Modulator M wird die Spannung mit der Differenzfrequenz f,, — fnı erzeugt. Der der Modulatorstufe folgende Tiefpaß hat die Aufgabe, die bei der Modulation gleichzeitig entstehende Spannung der Summenfrequenz £,, + f;., zu unterdrücken. Als Modulator

werden

Ringmodulatoren

verwendet,

die

die

Oszil-

latorspannungen selbst nicht übertragen. Sollten jedoch noch kleine Reste der Oszillatorspannungen zum Ausgang des Modulators gelangen, so werden auch diese vom folgenden Tiefpaß unterdrückt. Vom Modulator wird die Spannung über den Tiefpaß zum Verstärker V gegeben. Die verstärkte Spannung gelangt zu den Spannungsteilern Tl und wird danach dem Ausgang des Pegelsenders zugeführt.

386:

TF-Meßgeräte

012.:6N9

TR

d Bild2:

a) b)

0/g6sND

25, 1509 usw.

Aufteilung der Generatorspannung am Innen- und Außenwiderstand Ausgangsschaltung eines TF-Pegelsenders mit Umschaltung von R=0 auf R, = 75, 150 Ohm usw. schematisch

Für die einstellbaren Pegelstufen verwendet man meist UÜbertrager mit veränderbaren Übersetzungsverhältnissen. Zur Pegel-Feinregelung eignen sich Potentiometer als Spannungsteiler. Neuerdings wird hierzu meist ein Regelverstärker vorgesehen, dessen Verstärkung mit Hilfe eines Differenzverstärkers geregelt wird. Das den Ausgangspegel vor den Teilern anzeigende Instrument I wird über einen Gleichrichterkreis und bei einigen Geräten über einen Trennverstärker angeschaltet. Die Pegelfeinregelung ist aus der Meßinstrumentenanzeige zu ersehen. Im Pegelsender wird zunächst die Signalspannung an einem sehr kleinen Innenwiderstand erzeugt (R,=>0). Die benötigten weiteren Innenwiderstände werden durch Serienschaltung ohmscher Widerstände gebildet. Mit der Umschaltung des Innenwiderstandes von R, 0 auf R=175 Ohm, 150 Ohm usw. muß eine Pegelumschaltung um den Betrag 0,69 Np verbunden sein. Der Ausgangspezel des Pegelsenders soll nämlich bei einem vorgewählten R; von z.B. 75 Ohm an einem gleich großen Außenwiderstand (R,=R; = 750hm) genauso groß sein wie bei einem R,=+00hm an demselben Außenwiderstand. Bei R=R,

o5*

887

Fachbeiträge beträgt die

die

Hälfte

Spannung der

am

Außenwiderstand

Generatorspannung

E

R,

(Bild 2a),

aber

nur

daher

muß

diese um den Faktor 2, das entspricht 0,69 Np, erhöht werden. Für die Umschaltung der Generatorspannung wird meist ein eigener Übertrager vorgesehen, Bild 2b zeigt die Sendeausgangsschaltung schematisch.

Die

Grundfrequenz

des

Interpolationsoszillators

beim Pegelsender wird so gewählt, daß sie der des Pegelmessers gleicht. Dadurch können die stimmoszillatoren G,, beim Sender und beim vollkommen gleich ausgeführt werden. Es ist Konzeption möglich, den TF-Pegelsender und tiven Pegelmesser von nur einem Oszillator stimmen.

Der

Sender

kann

vom

Empfänger

G;„«

ersten ZF beiden AbEmpfänger bei dieser den selekaus abzuaus

abge-

stimmt werden oder umgekehrt der Empfänger vom Sender aus. Häufig wird nur eine der beiden Möglichkeiten angewandt. Bei einigen hochwertigen TF-Meßplätzen wurde eine Dreiteilung der Geräte in TF-Sender, TFPegelmesser und Frequenzgeber vorgesehen. Der Frequenzgeber

enthält

hierbei

Bei

Messungen

die

Oszillatoren

zur

Grob-

und

Feinabstimmung für den Sender und Pegelmesser. Messungen am gleichen Ort werden durch die gleichzeitige Abstimmung von Pegelsender und Pegelmesser wesentlich vereinfacht, weil das zeitraubende Nachstimmen des Pegelmessers bei jeder Frequenzänderung des Pegelsenders entfällt. Ein gleichzeitiges Abstimmen der beiden TFMeßgeräte ist aber nur für Messungen durchführbar, die am gleichen Ort gemacht werden, z.B. zum Ermitteln des Frequenzganges eines Verstärkers, eines Entzerrers oder eines

Filters.

derartiger 32.

Gleichlauf

nicht

über

möglich.

eine

TF-Strecke

ist

ein

TF-Pegelmesser

TF-Pegelmesser

mit

kleinem

Frequenzbereich

(bis

etwa

1,6 MHz) werden in der Regel umschaltbar für Breitbandund Selektivmessung ausgeführt. TF-Pegelmesser für einen größeren Frequenzbereich sind jedoch meist nur für Selektivempfang vorgesehen, weil ein Breftbandteil hierbei relativ aufwendig wäre, während der Selektivteil für die meisten Anwendungen genügt. Für TF-Meßplätze, die

388

TF-Meßgeräte BrV

_TP

Mi

M2

—

_

Oeich Bild 3.

2IF

Hr

=H=H=HeHs

> H=H

me

1ZE

4

Gab Blockschaltbild

I

ee

& um eines

einfachen

TF-Pegelmessers

eine Frequenzwobbelung über eine TF-Strecke gestatten, ist ein Breitbandempfänger jedoch nicht zu entbehren. Bei Wobbelmessungen am gleichen Ort können Pegelsender und Pegelmesser gemeinsam abgestimmt werden. Der Selektivteil des Pegelmessers wird nach dem Prinzip des Überlagerungsempfängers ausgeführt. Den schematischen Aufbau eines einfachen TF-Pegelmessers zeigt Bild3. Der Oszillator G,, des Pegelmessers gleicht, wie bereits ausgeführt, dem Abstimmoszillator des Pegelsenders. Ein TF-Pegelmesser muß sehr niedrige Pegel ebenso zu messen gestatten wie relativ hohe Pegel. Er benötigt deshalb eine hohe Verstärkung. Selektion und Verstärkung sind bei einer niedrigeren Zwischenfrequenz leichter zu erzielen als bei einer hohen. Die erste Zwischenfrequenz muß andererseits entsprechend hoch gewählt werden, weil sie größer sein muß als die höchste Meßfrequenz des betreffenden Pegelmessers. Aus den vorstehenden Gründen ist

zu

quenzen quenz

ersehen,

in

benötigt

daß

mehreren

zwei

werden.

oder

Wird

Schritten

auf

noch

eine eine

mehr

hohe

Zwischenfre-

Zwischenfre-

niedrige

Zwischen-

frequenz umgesetzt, so können einfache Filter zur Aussiebung der Zwischenfrequenzbänder verwendet werden, weil die jeweiligen Spiegelfrequenzen einen größeren Abstand von den Zwischenfrequenzen haben. Hieraus folgt, daß TF-Pegelmesser für ein höheres Empfangsfrequenzband mit mehr Zwischenfrequenzen ausgestattet werden

389

Fachbeiträge als Pegelmesser für ein niedrigeres Empfangsfrequenzband. So besitzt z.B. der im folgenden beschriebene TF-Pegelmesser SPM 6 (Wandel & Goltermann) 4 Zwischenfrequen« zen. Die Oszillatoren zur Umsetzung der ersten auf die zweite oder der zweiten auf die dritte Zwischenfrequenz usw. werden jeweils mit einem Quarz ausgestattet oder ihre Frequenzen werden von der Frequenz eines Quarzgenerators

abgeleitet.

Ein komplizierteres Frequenzschema als bei den einfachen TF-Meßgeräten wird benötigt, um die Feinabstimmung im TF-Pegelsender und im selektiven Pegelmesser mit einander gleichen Oszillatoren zu ermöglichen. Die meisten TF-Pegelmesser haben einen eigenen Eichoszillator, der eine Amplitudeneichung bei einer festen Frequenz (z.B. 100 kHz) gestattet. Die Eichung beruht auf einer Verstärkungsregelung beim Anlegen eines definierten Pegels am Eingang. Die Verstärkung ist hierbei so einzuregeln, daß das Meßinstrument am Ausgang des Pegelmessers einen markierten Wert anzeigt. Bild3 zeigt die Schaltung eines selektiven Pegelmessers. Die Eingangsschaltung besteht aus einem Übertrager und Abschwächer. Darauf folgt ein Breitbandverstärker (BrV). Über einen Tiefpaß wird das Eingangssignal dem Modulator M, zugeführt. Der Tiefpaß begrenzt den Empfangsfrequenzbereich des Pegelmessers nach höheren Frequenzen hin, so daß über dem Empfangsfrequenzband

liegende

Signale,

z.

B.

im

Fre-

quenzbereich der ZF oder einer Spiegelfrequenz, nicht mehr zu den folgenden Stufen gelangen können. Besonders sorgfältiger Dimensionierung bedarf der Breitbandverstärker. Der selektive Pegelmesser siebt aus dem ganzen Frequenzgemisch ein schmales Frequenzband aus. Die Aussiebung des zu messenden Signales erfolgt aber erst im ZF-Teil. Bei einer Messung im Betrieb muß daher der Breitbandverstärker mit dem Meßsignal gleichzeitig alle vorhandenen Spannungen des ganzen Frequenzbandes linear verstärken. Bei ungenügender Linearität können durch Intermodulation Störsignale entstehen, die in die Zwischenfrequenz fallen und sich dem Meßsignal überlagern. Der Verstärker benötigt deshalb neben günstigen Rauscheigenschafiten auch eine relativ große Aussteuer-

390

TF-Meßgeräte fähigkeit. Dasselbe gilt für den ersten Modulator und in geringerem Maße auch für die folgenden Umsetzer. Im Modulator M, wird das Eingangssignal durch den Oszillator G,, in die erste ZF umgesetzt. Der Modulator M, versetzt mit Hilfe des Oszillators G „m das Signal von der ersten auf die zweite Zwischenfrequenz. Ein Teiler in der zweiten Stufe gestattet die Einstellung mehrerer Pegelstufen. Die stufenweise Pegelregelung erfolgt somit an zwei Stellen, nämlich in der Eingangsschaltung des Pegelmessers und in der Zwischenfrequenz. Das ist deshalb notwendig, weil hohe Pegel schon am Eingang soweit herabgesetzt werden müssen, daß Breitbandverstärker und Mischer nicht übersteuert werden. Andererseits ist die alleinige Teilung der Meßspannung in der Eingangsschaltung nicht zweckmäßig, weil dadurch die nachfolgende Schaltung stets mit voller Verstärkung arbeitet und das Rauschen der Eingangsstufen voll verstärkt. Die Pegelregelung am Eingang wird als klirrarm, die Teilung in der Zwischenfrequenz dagegen als rauscharm bezeichnet. Aufwendigere Pegelmesser bieten sowohl die Möglichkeit rauscharm als auch klirrarm zu messen. Die in Bild3 in der 2ten ZF als Regelwiderstand dargestellte Verstärkungsbzw. Spannungsregelung ermöglicht die Pegeleichung des Meßgerätes. Die entsprechend verstärkte Spannung der 2ten ZF wird gleichgerichtet und vom Instrument I angezeigt. 4. Beispiele für moderne TF-Meßplätze 41.

TF-Pegelsender messer

D364

W232/TF-Pegel-

(Siemens

AG)

Das Frequenzschema dieses TF-Meßplatzes zeigt Bild 4. Gemeinsame Abstimmung für Sender und Empfänger ist vom Sender aus möglich. Für den Oszillator G,, des Pegelsenders ist eine 0-Hz-Eichung vorgesehen. Hierfür benötigt der Oszillator G,, die Frequenz 2,4 MHz, während der sonst gleichartige Oszillator G,, des Pegelmessers D 364 erst mit der Frequenz 2,402 MHz seines Abstimmbereichs beginnt. Nur hierin unterscheiden sich die beiden Oszilla-

391

Fachbeiträge £

W232

ab

1

2402...402

Fend

(29) Mhz

002.162 MHz

Z425

|

Fompt

\_1 | 002.152 1 MHz |

MHz_ kHz Fint.

| || |

fremdabstimmung Bild 4.

D364

—_—

LZF

fab & aa

ZIF ı

TOOKHz

t

Frequenzschema des TF-Meßplatzes (Siemens AG.)

W

232/D 364

==|- Pegel-fein

# Gat

Vz,

‚E

Regel-

verstärker

M

TP v3

>

xD

v1 N

Vrr

ax

Eon 5

>

*

]

I

Fremdabsfimmung

des Pegelmessers

Gab Bild5.

Blockschaltbild

des

TF-Pegelsenders

W

232

toren G,, von Sender und Empfänger. Da der Empfänger keine 0-Hz-Eichung besitzt, ist auch der maximale Frequenzfehler des Pegelmessers etwas größer als der des Pegelsenders. Das Blockschaltbild des Pegelsenders zeigt Bild5. Das vom Verstärker V, gelieferte Ausgangssignal wird zweimal gleichgerichtet. Die erste durch die Gleichrichtung gewonnene Spannung wird vom Instrument I angezeigt. Ein Differenzverstärker vergleicht die zweite Gleichspannung mit einer durch den „Pegelregler — fein“

392

|

J

einstellbaren Gleichspannung. Die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers regelt die Verstärkung vom Verstärker V,, der zwischen Generator G,,_, und Modulator M eingeschaltet ist. Durch den geschlossenen Regelkreis stellt sich eine Ausgangsspannung ein, die der am Pegelregler — fein einstellbaren Gleichspannung folgt. Mit dieser Schaltung werden Amplitudenschwankungen der Ausgangsspannung des Pegelsenders über den Frequenzbereich erheblich herabgesetzt. Außerdem ergibt die Anordnung eine einfache Lösung zur Feinregelung des Ausgangspegels. Sonst entspricht der Pegelsender der vorher beschriebenen Grundschaltung. TF-Pegelsender und TF-Pegelmesser haben eine Einbereichabstimmung für die Oszillatoren G,, mit einer etwa im langen Filmskala. Auch der Oszillator G,„, des Pegelsenders hat eine ähnliche Abstimmung mit einer 0,5 m langen Filmskala. Auf dieser Skala beträgt der

Abstand

zwischen

zwei

Strichen

100 Hz,

so

daß

Fre-

quenzdifferenzen von etwa 20 Hz noch abgelesen werden können. Der Pegelsender kann mit Hilfe einer dem Meßgerät von außen zuzuführenden Modulationsspannung niederfrequent moduliert werden.

Zur 0-Hz-Eichung wird der Generator G,, des Pegelsenders mittels einer Kapazitätsdiode, die dem frequenzbestimmenden Kondensator des G,, parallelgeschaltet ist, auf den Sollwert nachgeregelt. Die Spannung für die Kapazitätsdiode und damit die Frequenznachstellung ist mit einem Schraubenzieher auf der Frontseite des Gerätes einzustellen. Für die Fremdabstimmung des Pegelmessers durch

den

Oszillator

des

Pegelsenders

enthält

der

Pegel-

sender einen Trennverstärker V,, mit Übertragerausgang, damit Rückwirkungen auf den Oszillator G,, des Pegelsenders vermieden werden.

Das Blockschaltbild des TF-Pegeimessers D 364 zeigt Bild 6. Der Pegelmesser kann mit dem eingebauten Generator G,.n auf der Frequenz 100 kHz in seiner Pegelanzeige geeicht werden. Der Pegelmesser gestattet selektives

und

breitbandiges

Messen.

Die

Selek-

393

Breitband,

ananunenn

ehe

=

moktz| Geich’

Y

|

.r

MrIZEM2

ZIE

I

82.7

! Selektiy

. v.... Eichen

Fremdabstimmung On Bild 6,

#

ur

Blockschaltbild

Gum

des

TF-Pegeilmessers

D 364

tion des Pegelmessers wird im wesentlichen durch ein Quarzfilter BP2 bestimmt, das bei einer Dämpfungsverzerrung von 0,022Np eine Durchlaßbreite von 40 Hz besitzt. Die Bandbreite des Filters beträgt etwa 80 Hz. Der Pegelmesser kann auf mehrere Eingangswiderstände umgeschaltet werden. Er besitzt auch einen hochohmigen Eingang mit 10kOhm + 10°/, Eingangswiderstand und einer Parallelkapazität von 60 pF. Der Meßplatz ist mechanisch stabil aufgebaut. Pegelsender und Pegelmesser können sowohl aus dem Netz als auch aus Batterien betrieben werden. Jedes der beiden Meßgeräte hat ein Gewicht von etwa 8 ke. 42.

TF-Meßplatz PS6/SPM6&6 (Wandel&Goltermann)

Dieser

geräten.

Meßplatz

Er

zeichnet

zählt

sich

zu

den

durch

höherwertigen

eine

hohe

TF-Meß-

Pegelgenauig-

keit aus. Der Sendepegel des PS6 wie auch der Empfangspegel des SPM 6 kann in 0,2 Np-Stufen eingestellt werden. Die Anzeigeinstrumente gestatten, von normaler Anzeige (2,8 Np Skalenumfang) auf gedehnte Anzeige (0,28 Np Skalenumfang) umzuschalten. Bei gedehnter Anzeige sind dadurch Pegeländerungen von 0,002 Np noch zu erkennen.

394

TF-Meßgeräte &

M

zZ Pr

=

ad t

—.

‚Koax

ig

24.43 MHz

ES

£h=#| Ey

7

ig

>

rr

6khz...186

|

"

u

Mk

MHz

Symm. Skhz..62OKHZ

I

|a

|, Pelz

Vai

frequenzabstimmung durch SPM& Bild 7.

Blockschaltbild des TF-Pegelsenders (Wandel & Goltermann)

PS6

Die beiden TF-Meßgeräte haben je einen quarzgenauen Oszillator zur Frequenzgrobabstimmung in 1 MHz-Schritten. Der freilaufende Oszillator für die Frequenzfeinabstimmung wird kontinuierlich eingestellt. Die Übereinstimmung der Frequenz dieses Oszillators mit einer der Frequenzen eines 10 kHz-Rasters kann an einem Instrument abgelesen werden. Dadurch wird eine sehr genaue Frequenzeinstellung möglich. Die Konstanz der eingestellten Frequenz gegenüber Temperatureinflüssen ist wegen des freilaufenden Oszillators für die Feinabstimmung jedoch nicht groß. Zur Anzeige der Frequenz dient ein östelliges Zählwerk. Es gestattet eine sehr vorteilhafte digitale Anzeige. Bei einer maximalen Frequenz von 18,6 MHz entstehen bei der gewählten Frequenzaufteilung in 1MHz-Grobstufen somit 19 Teilbereiche. Das Durchstimmen eines größeren Frequenzbereiches ist deshalb etwas umständlich. Ein vereinfachtes Blockschaltbild des PS6 zeigt Bild 7. Der Trägeroszillator G,, mit dem Frequenzbereich 24 bis 43 MHz wird von den 2 Oszillatoren G,,,, und G,., Eesteuert. Die Frequenz des Trägeroszillators £,, ist die Summe aus den beiden Frequenzen $,,., + fin Bild8 zeigt

395

Fachbeiträge M -——

rast

I 1

A

=

f

=

o

Eu

U

s

Th

U

#

24.43MHz

64 | 5,

3.4MHz Gint

Bild 8.

m




MHz

WU W

Fremd- Frequenz-

abstimmung des Pegelsenders

[az mon

3

Skhz...620khz

>

12 EHI

»&£-Irzu2121:

n

Symm.

din

Rn} =

kom.

6khz..186Mllz >

id

zu.

THHz

-[L

-

I

| Sz

Demodulator

TF-Pegelmessers

SPM

6

397

Fachbeiträge Pegelwert unverändert angezeigt. Die automatische Pegeleichung ist nicht nur eine Bedienungsvereinfachung, sondern sie kommt der Pegelmeßgenaujigkeit direkt und indirekt zugute. Sie verhindert einerseits Meßfehler durch mangelnde oder ungenaue Eichung, andererseits hat der Pegelmesser selbst eine höhere Pegelgenauigkeit, da der Teilerfehler des Eingangsabschwächers sowie der Frequenzgangfehler der Eingangsschaltung reduziert werden auf die entsprechenden (kleineren) Fehler des Eichpegelgebers [4]. Die Bandbreite des Pegelmessers kann entweder auf 2,3kHz oder auf 500 Hz geschaltet werden. Der TF-Pegelmesser PSM 6 besitzt eine besondere „übersteuert-Kontrolle“ für den Eingangsverstärker und Mischer.

Nach

dem

Drücken

einer

Taste

wird

kurzzeitig

über ein Relais die Verstärkung am Eingang um etwa 0,1Np erhöht und um denselben Betrag am ZF-Verstärker vermindert. Die Gesamtverstärkung bleibt dadurch konstant, Eingangsverstärker und Mischer erhalten jedoch eine um 0,1 Np höhere Signalspannung. Ist der Eingangsverstärker oder Mischer übersteuert, so wird am Meßinstrument für einen Augenblick ein höherer Pegel angezeigt. Eine Logarithmierungsschaltung sorgt für eine lineare Skalenteilung der Pegelanzeige. Beide TF-Meßgeräte können aus dem Netz oder aus Batterien betrieben werden. 5. Schrifttum [1]

TF-Meßbetrieb

gungswegen.

B der DBP.

[2] (3) [4]

Eine

an

TF-Einrichtungen

Aufsatzfolge

in

den

und

TF-Übertra-

Unterrichtsblättern

Ww. Hoffmann und H. Sauermilch: 1960/1, S.9; 1960/4, S. 66; 196173, S.51; 1961/6, S.127; 1861/7, S.157. W. Hoffmann: 1963/2, S. 47; 1963/4, S. 113; 1963/9, S. 261. H. H. Freytag: Ein TF-Meßplatz hoher Genauigkeit für koaxiale Breitbandsysteme von 10 kHz bis 235 MHz. NTZ 1967, H.4, S. 189. H. Hartmann und K. Rauschenecker: Ein leichter TF-Meßplatz hoher Genauigkeit von 200 Hz bis 1,62 MHz. Der Ingenineur der DBP 197, H.2, S.61. H. Bayer: Möglichkeiten zum Erhöhen der Meßgenauigkeit und zum Vereinfachen der Bedienung selektiver

Pegelmesser.

398-

NTZ

1969, H.4,

S. 235.

Frequenzbereiche

Aufteilung

von

10 kHz

Bearbeiter:

R.

der Frequenzbereiche

bis 40 GHz Binz

und

H.

in der BRD Kleimeier

1. Überblick Grundlage für die Aufteilung der Frequenzbereiche zwischen 10kHz und 40 GHz ist der international festgelegte Frequenzbereichsplan der Vollzugsordnungen für den Funkdienst (VO Funk), Genf 1959, einschließlich der teilweisen Revisionen durch die nachfolgenden Verwaltungskonferenzen. Der internationale Frequenzbereichsplan enthält die Frequenzverteilung für 3 Regionen, in die die Welt zu diesem Zwecke eingeteilt wurde. Region 1 umfaßt in etwa Europa, die UdSSR und Afrika; Region 2 umfaßt Nord- und Südamerika und Region 3 umfaßt alle anderen Gebiete. Die einzelnen Regionen sind in der VO Funk genau voneinander abgegrenzt. Für den europäischen Bereich sind darüber hinaus bestimmte Zonen für den Rundfunk- und Seefunkdienst festgelegt worden. Die Frequenzverteilung innerhalb dieser drei Regionen ist teilweise sehr unterschiedlich. Hieraus erklärt sich die Tatsache, daß Funkdienste, die z.B. in der Region 2 in einem bestimmten Frequenzbereich arbeiten, diesen Frequenzbereich in der Region 1 nicht benutzen dürfen, weil er hier für einen anderen Funkdienst vorgesehen ist. Weiterhin bilden die sogenannten „Fußnoten“ einen wesentlichen Bestandteil des internationalen Frequenzbereichsplans. In ihnen sind Erläuterungen, Bestimmungen und Abweichungen von diesem Plan aufgeführt, die nur für bestimmte Funkdienste oder Länder gelten. Hieraus ergibt sich wiederum eine teilweise unterschiedliche Frequenzverteilung innerhalb der einzelnen Regionen und zwischen den einzelnen Ländern. Diese unterschiedliche Frequenzverteilung hat leider auch Export- bzw. ImportErschwernisse für die Funkgeräteindustrie zur Folge.

399

Fachbeiträge Die nachfolgende, ausschließlich für den Bereich der Bundesrepublik Deutschland geltende Frequenzaufteilung ist als Orientierungshilfe gedacht. Sie ist nach den Frequenzzuweisungen für die einzelnen Funkdienste frequenzaufsteigend gegliedert. Eine weitere Aufteilung nach den Benutzern (Bedarfsträger), unter Umständen mit Angabe der jeweiligen Frequenzkanalabstände (Frequenzraster) und technischen Maximalwerten, ist wegen des erheblichen Umfangs einer solchen Zusammenstellung in diesem Rahmen nicht möglich. Aus dem gleichen Grunde konnten die Fußnoten des internationalen Frequenzbereichsplans nur zum Teil berücksichtigt werden. Gegebenenfalls muß auf die VO Funk zurückgegriffen werden, die auch wesentliche Bestimmungen für den Einsatz der Frequenzen enthält. Nicht unterstrichene Frequenzbereiche (s. Abschn. 2) sind mehreren Funkdiensten gemeinsam zugewiesen (Frequenzpartagierung).

Der

Klammervermerk

hinter

der

Funk-

dienstbezeichnung gibt die im internationalen Verkehr gebräuchliche Kurzbezeichnung des Funkdienstes an, wie sie z.B. bei der Anmeldung neu in Betrieb genommener Funkstellen beim Internationalen Frequenzbüro benutzt wird. 2.

Frequenzzuweisung 21.

Fester

zwischen

in

der

Bundesrepublik

Funkdienst

bestimmten

14

festen

—

(FX):

Punkten.

1995 kHz

2,05— © kHz

2 —94 kHz 6 — 90 kHz 0% — 110 kHz 10 — 12 kHz 15 — 136 kHz 400

Ein

Deutschland Funkdienst

Frequenzbereiche

kHz kHz kHz kHz kHz kHz kHz kHz kHz kHz kHz kHz kHz kHz kHz kHz kHz kH2 kHz kHz kHz kHz kHz kHz kHz kHz kHz kHz 26 Fernmelde-Praxis

401

Fachbeiträge —21 850

kHz

—23 200

kHz

—24 990

kHz

—25 070

kHz

—25 600

kHz

—27 500

kHz

— —

4 4

——

6 74,8

MHz

MHz MHz MHz MHz MHz MHz MHz

402

2290

—

2300

MHz

26900 340

—270 -—360

MHz MHz

360 440 575

—4200 —500 —59%5

MHz MHz MHz

5925 645 730 802255 8200 8400 10,00 105 107

—645 —7230 —795 —820 —8400 -—850 — 10,25 — 10,55 — 17

MHz MHz MHz MHz MHz MHz GHz GHz GHz

— — — —— — — — -—-

GHz GHz GHz GH GHz GHz GHz GHz GHz

23550

117 127 144 17 196 2 25,25 3,5 3

—260

127 1325 15,25 193 21 232 313 318 4

MHz

22. Beweglicher Funkdienst (MO): Ein Funkdienst zwischen beweglichen und ortsfesten Funkstellen oder zwischen beweglichen Funkstellen.

16656 210 2199 2502? 2650 3155 3860 3950

26%

—21%0 —219 —2498 —26%5 —280 —340 -— 390 —400

kHz kHz kHz kHz kHz kHz kHz kHz

403

Fachbeiträge 4438 4750 4850 297 27 66 752 1014 146 150,05 151° 14 235 3354 40 790 1350 1670 1690 4400 6425 7300 8025 100 105 10,55

— — — — — — — — — — — °— — — — — — — — — — — — — — —

4650 4850 4995 4 6 7248 875 108 1499 151 154 174 3286 3999 47 960 1400 1690 1700 5000 7250 7975 8200 1025 1055 10,68

kHz kHz kHz MHz MHz MHz MHz MHz MHz MHz MHz MHz MHz MHz MHz MHz MHz MHz MHz MHz MHz MHz MHz GHz GHz GHz

13,7 144 15,25 177 194 2 25,25 31,5 ss:

— — — — — 0— — — —

1325 1525 15,35 193 21 23 313 318

GHz GHz GHz GHz GHz GHz GHz GHz GHz

23. Beweglicher Flugfunkdienst (MA): Ein Funkdienst zwischen Bodenfunkstellen und Luftfunkstellen

oder

zwischen

gerät-Funkstellen

404

Luftfunkstellen,

beteiligt

sein

wobei

können.

auch

Rettungs-

Frequenzbereiche Zivilluftfahrt und

innerhalb

internationalen

der

nationalen

Luftstraßen

2850 —3025 kHz 3400 —3500 kHz 4650 —470 kHz 540 —5690 kHz 655 —6665 kHz 8815 — 8965 kHz 100065 —10100 kHz 1122 —11400 kHz 132600 —1330 kHz 1790

1790

(R)

kHz

21850 —22000 kHz 117975— 13 MHz außerhalb 3025

der Luftstraßen — 3155 kHz

3900

—

3950

kHz

4700

—

4750

kHz

4750 5430 5680

— 4850 — 5480 — 5730

kHz kHz kHz

665

3 —

6765

kHz

8965

—

9040

kHz

11175

—11275

kHz

13200

—-13260

kHz

(OR)

405

Fachbeiträge 15 010

—15 100

17 970

—18 030

23 200

—23 350 —

138 (sowie

Frequenzen

24. Beweglicher beweglicher Funkdienst Seefunkstellen

oder

406

aus

MHz dem

Bereich

MO)

Seefunkdienst (MS): zwischen Küstenfunkstellen

zwischen

Rettungsgerät-Funkstellen

(sowie

144

Seefunkstellen,

teilnehmen

45 40 1665 2194 252% 265 2650 3155 4068 6200

— 40 — 520 — 2190 — 2498 —265 —260 — 280 — 3400 —4438 —655

8195

—8815

kHz kHz kHz kHz kHz kHz kHz kHz kHz kHz

aus

wobei

kHz

1230 -—13200 1640 —I7360 2200 —22720 2500 —2351l0 156,025— 157,425 160.625— 160,975 161,475— 162,025 Frequenzen

können.

dem

kHz kHz kHz kHz MHz MHz MHz

Bereich

Ein und

auch

.

MO)

Frequenzbereiche 25.

Flugnavigations-Funkdienst

Navigationsfunkdienst

0” 4 oo 12 16 150 2353 315 45 45

74,8

für

— — — — — — — — — — —

(AL):

Ein

Luftfahrzeuge.

”R 8% 10 15 129 2% 315 405 45 490

752

18 — 117,975 23 — 25 3286 — 3354 522 — 6066 900 —ı215 130 —130 1300 —1400 150 — 1660 2700 —3100 500 —5230 5350 —5460 540 —540 1325— 134 4 — 143 134 —- 157 2425 — 2525 318 — 34

kHz kHz kHz kHz kHz kHz kHz kHz kHz kHz

MHz

MHz MHz MHz MHz MHz MHz MHz MHz MHz MHz MHz MHz GHz GHz GH GHz GHz

26. Seenavigations-Funkdienst Navigationsfunkdienst für Seefahrzeuge. 2” — 32 kHz

(NL)

Ein

407

Fachbeiträge 84 90 112 126 285 405 5 460 5 470

kHz kHz kHz kHz kHz kHz MHz

MHz

14 24,25 31,8

GHz GHz GHz

Ein von Funk27. Amateurfunkdienst (AT): amnateuren ausgeübter Funkdienst für die eigene Ausbildung, für den Verkehr untereinander und für technische Studien. Funkamateure sind ordnungsmäßig ermächtigte Personen,

licher

die

Neigung

sich

und

mit

der

nicht

zu

Funktechnik

geldlichem

350 —3800 "700 —7100 14000 14350 21000 —21450 82 — 397 4 — 146 40 — 40 1250 —130 230 —230 5650 —575 10,250— 10,500 1 — 2 408

kHz kHz kHz kHz MHz MHz MHz MHz MHz MHz GHz CH

aus

rein

Nutzen

persön-

befassen.

Frequenzbereiche 28. Rundfunkdienst Ein Funkdienst, (BC BT): dessen Aussendungen zum unmittelbaren Empfang durch die Allgemeinheit bestimmt sind. Dieser Funkdienst kann Tonsendungen, Fernsehsendungen oder andere Arten von Sendungen umfassen. Ton-Rundfunk

(BC)

150 520

285 1605

kHz kHz

5950

6 200

kHz

7100

7300

kHz

9775

kHz

—11 975

kHz

—15 450

kHz

—17 900

kHz

—21 750

kHz

—26 100

kHz

9500 11 700

15 100

17 700

21 450

25 600 87,5

104

Fernseh-Rundfunk

MHz (BT)

47 174

68 223

MHz MHz

223 470

235 582

MHz MHz

582 606

606 790

MHz MHz

11,7

12,7

GHz

409

Fachbeiträge Nichtnavigatorischer Ortungsfunk2.9. dienst (LR): Ein Ortungsfunkdienst, der nicht der Navigation (Fahrzeuglenkung) dient.

223 1215

235 1250

MHz

1250 1300 1 350 2 700 3100

210. dienst,

MHz

MHz MHz MHz

4 200

MHz

5 250 5255

MHz MHz

8 500

MHz

10,0 13,4

GHz GHz

15,7

GHz

23,0

GHz

33,4

GHz

Astronomiefunkdienst (RA): den die Funkastronomie verwendet.

1400 "1 664,4 2 690 10,68 15,35 19,3 31,3

410

MHz MHz

1427

MHz

1 668,4 2 700 10,7

MHz MHz

15,4

GHz

19,4

GHz

31,5

GHz

GHz

Ein

Funk-

Frequenzbereiche 211.

Wetterhilfen-Funkdienst

(SM):

Ein

Funkdienst, der für Beobachtungen und Untersuchungen in der Wetterkunde einschließlich Gewässerkunde verwendet wird. 27,5 — 28 MHz 1511 400,05 402° 1660

— — — —

15 401 406 16644

MHz MHz MHz MHz

16644 1668,4 1670 1690

— — — —

16684 1670 1690 1700

MHz MHz MHz MHz

212. Normalfrequenz-Funkdienst (SS): Ein Funkdienst für wissenschaftliche, technische und andere Zwecke, bei dem besonders festgelegte Normalfrequenzen mit festgelegter hoher Genauigkeit ausgesendet werden, die für den allgemeinen Empfang bestimmt sind. 19,95 —

20,05

kHz

2498

—

2502

kHz

495

—

5005

kHz

10006 15010 —20010

kHz kHz kHz

995 1490 19990

2490

—2500

kHz

213. Satelliten-Fernmeldedienst: raumfunkdienst

Ein

Welt-

a) zwischen Erdefunkstellen, wenn für den Austausch von Nachrichten des festen oder beweglichen Funkdienstes aktive oder passive Satelliten benutzt werden, b) zwischen einer Erdefunkstelle und Funkstellen auf aktiven Satelliten für den Austausch von Nachrichten des

all

Fachbeiträge beweglichen mittlung

des

Funkdienstes

dieser

beweglichen

Nachrichten

zum

nach

Zwecke oder

Funkdienstes.

Weltraumfunkstellen 3600 7250

-— 4200 — 7300

der

von

Weiterver-

Funkstellen

(EC) MHz MHz

Erdefunkstellen

(TC)

5925 79755

— —

6425 8025

MHz MHz

8025 8200

— —

8200 8400

MHz MHz

2.14. Satelliten-Wetterhilfenfunkdienst (EM): Ein Weltraumfunkdienst, durch den die Ergebnisse von

Wetterbeobachtungen,

die

mit

Hilfe

von

Geräten

auf

Erdsatelliten gewonnen wurden, von Weltraumfunkstellen an Erdefunkstellen übermittelt werden. 1377 — 138 400,05 — 401 1660 — 16644 16644 — 16684 1 668,4 — 1670 1690 — 1700 215.

MHz MHz MHz MHz MHz MHz

Satelliten-Navigationsfunkdienst

(EN): Ein Funkdienst, der für Zwecke der Funknavigation Weltraumfunkstellen benutzt, die sich auf Erdsatelliten befinden, und der in bestimmten Fällen die Aussendung oder Weitervermittlung zusätzlicher Informationen einschließt, die für die Funknavigation notwendig sind.

412

14999

—

150,05

MHz

399,9

—

400,05

MHz

24,3

—

144

GHz

Frequenzbereiche 216.

Weltraumforschungs-Funkdienst:

Weltraumfunkdienst, bei andere Weltraumkörper

dem Weltraumfahrzeuge für die wissenschaftliche

Ein

oder oder

technische Forschung verwendet werden; Erdefunkstellen des Weltraumforschungs-Funkdienstes (TH) sowie Welt-

raumfunkstellen (EH).

217.

des

16 1377 400,05 1700 2290 5250 8400 1525 31,5

Weltraumforschungs-Funkdienstes

— 197 — 18 — 4011 —1710 —230 —525 — 850 — 15,35 — 318

MHz MHz MHz MHz MHz MHz MHz GHz GHz

Weltraum-Fernsteuerung

(ED):

Die

Übermittlung von Funkzeichen an eine Weltraumfunkstelle, um die Geräte auf dem zugehörigen Weltraumkörper — einschließlich der Weltraumfunkstelle selbst — einoder auszuschalten oder ihre Arbeitsweise zu ändern. 1427

—

1429

MHz

218. Weltraum-Fernmessung (ER): Fernmessung, die dazu benutzt wird, die auf einem Weltraumfahrzeug gewonnenen Meßergebnisse — einschließlich solcher über

einer

die

Funktionstüchtigkeit

Weltraumfunkstelle 41 1525 15355

219.

für die

aus

— — —

des

zu

402 153 1540

Fahrzeugs

übermitteln.

selbst

—

von

MHz MHz MHz

Frequenzen für industrielle, wissenschaftliche und medizinische Zwecke (ISM): International festgelegte Frequenzen, die nicht den Fernmeldeverkehr vorgesehen sind. innerhalb der zugeteilten Bandbreiten

Funkdienste, dieser Fre-

413

Fachbeiträge quenzen gen

zu

arbeiten rechnen

wollen,

und

diese

13 560 27120 40,68 43392 Portugal, 2450 5 800 22,125

haben in

Kauf

mit zu

schädlichen

Störun-

nehmen.

kHz + 0,05% kHz + 0,86 %o MHz+ 0,05%, MHz+ 0,2 °%, (nur für ÖsterBRD, Jugoslawien und Schweiz) MHz+ 50 MHz MHz+ 75 MHz GHz + 125 MHz

2.20.

Frequenzen für Induktionsfunkanlagen: Funkanlagen, die ohne Verbindungsleitungen mit Hilfe elektromagnetischer Schwingungen, von denen vorwiegend die magnetische Strahlungskomponente wirksan wird, der Übertragung eines Fernmeldeverkehrs dienen. 5—135 kHz zusätzlich 135—250 kHz (für Anlagen, die ausschließlich unter Tage betrieben werden)

221.

Frequenzen für Trägerfrequenzanlagen auf Hochspannungsleitungen der Elektrizitätsversorgungsunternehmen (TFH-Anlagen): 15450 kHz 470—490 kHz

414

Fernsehsender

Fernsehsender für das I. II. und IH. Programm Bearbeiter:

Joachim

Kniestedt

1. Allgemeines In der Bundesrepublik Deutschland und in der DDR beträgt die Zahl der in Betrieb befindlichen Fernsehsender: I. Programm („Deutsches Fernsehen“ der ARD) 60 Sender (Bereich I/III: 34 Sender und I. Programm

Bereich IV/V: 26 Sender) („Deutscher Fernsehfunk“ 14 Sender (Bereich T/III:

Bereich II. Programm

III. Programm Von den 60 der ARD an der

DBP

für

IV/V:

4 Sender)

in der DDR) 10 Sender und

(„Zweites

Deutsches

Fernsehen“

ZDF)

90

Sender

(Vorgesehener

Endausbau,

II.

IlI. Programm,

d.h.

90 Sender (Vorgesehener Endausbau, Bereich IV/V, Sender der DBP}) (Regionalprogramm der Rundfunkanstalten) Bereich IV/V, Sender der DBP) Sendern des I. Programms stehen 15 Sender gemeinsamen Standorten mit den Sendern das

und

es

wird

der-

selbe Antennenträger für drei Programme benutzt. 10 Sender des I. Programms tragen dieselbe Standorthezeichnung wie die Sender des II. und III. Programms und stehen nicht auf demselben Standort. Die Fernsehsender der DBP für das II. und für das III. Programm werden immer jeweils an denselben Standorten und Antennenträgern betrieben.

In der folgenden Tabelle1 sind die insgesamt 240 Fernsehsender in der Bundesrepublik Deutschland für die drei Programme alphabetisch aufgeführt. In

der

Tabelle2

sind

diese

Sender

und innerhalb der jeweiligen Kanäle geordnet. Außerdem ist Näheres zu

gegeben.

nach

ihren

Kanälen

nach ihrem Versatz den Standcorten an-

415

Fachbeiträge Die Lage der Standorte der Sender des I. Programms zeigt die Karte im Bild1 und der Sender des II. und III. Programms die Karte im Bild 2. In beiden Karten sind die Sender entsprechend ihrer Strahlungsleistung verschieden groß eingezeichnet. Die Ländergrenzen und die Grenze zwischen dem SDR und dem SWF in BadenWürttemberg sind in den Karten angegeben. Erläuterungen (Tabellen 1 bis

zu 3)

den

Bezeichnung der Kanäle und zen in den Bereichen Y/III und Kanal Nr. Bereich 2 3 4

Zuordnung der FrequenIV/V für das Fernsehen:

Bildträger MHz I

Kanal Nr. Bereich 5 6 7 8 9 10 11 12

Senderlisten

48,250 55,250 62,250 Bildträger MHz

III

Tonträger MHz 53,750 60,750 67,750 Tonträger MHz

175,250 182,250 189,250 196,250 203,250 210,250 217,250 224,250

180,750 187,750 194,750 201,750 208,750 215,750 222,750 229,750 Fortsetzung

416

S. 433 unten

Tabelle

1:

Fernsehsender

in

der

Bundesrepublik

I, Programs uf] Nr. | Sender 1

Aachen

2

Aachen-Stolbg,

Kanal |TrägerWr. |versatz

Rund»

Haupt» | funk | Kanal richlung| anstalL| Hr. Fr

2

3 | Asien

8

en

a0

|#r

50

rund

|Träger-| |versatz| em

Strahlung _

Bildsig. kW} 500

alphabetisch

geordnet

I11, Pregrann

11, Prograan (20f)

Strahlung

|Bild|1stg. Ku]

Deutschland,

Haupl= richtung] 1

Kanal} Mr. | >8

Strahlung

Rund-

Träger- | Gilde | Haupt- | funkversalz| Isig. kMi richtung] anstall

OPL

0

plir

1

wDR

Köln

NDR

Köln

| or

Stel

4

Ahrweiler

2»

0

250

rund

s6

0

50

rund

SF

ablz Rgsb

5

Aaborg

3

ap

5Ld

runa

43

BP

5oc

rund

BR

6

Angelburg

24

3P

; 500

rund

52

t

su

rund

HR

Ffn

?

Augsburg

23

c

sct

rund

A

er |

5co

rund

E)

Fcnn

6

Aurich/Ostfriesl.

”

e

5c0

Fund

23

6

50

rund

OR

a | 250 a |e 100 » |8P | m

eur 21 zn?

u 56 54

BP | 20 | rund | su see| xo | ar sp | wo | zmt |:

9 | Baden-Baden

1 | Bad Harienberg 11 | Basderg 12 | Bayreuth 15) 1

”

0

a | ep

50

50

rund

OR

je10°,330° | swr

Berlin=Schäferbg. Berlin-Scholzpl.

15 | Biedenkopf

n |

3 7

0

100

2

|zn | we

rund

0

Pr | 30

30

co?

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Bonn

26

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160

235°

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BP

100

10

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26

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476,750 484,750

495,250 503,250

500,750 508,750

487,250

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492,750

516,750

27

519,250

527,250

532,750

29

535,250

540,750

28

28 Fernmelde-Praxis

524,750

433

Fachbeiträge 30 3 32 33 34 35 36

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548,750 556,750 564,750 572,750 580,750 588,750 596,750

39

615,250

620,750

Kanal

Bildträger

Tonträger

Nr.

MHz

MHz

623,250 631,250 639,250 647,250 655,250 663,250 671,250 679,250 687,250 695,250 703,250 711,250

628,750 636,750 644,750 652,750 660,750 668,750 676,750 684,750 692,750 700,750 708,750 716,750

53 54 55 56 57 58

727,250 735,250 743,250 751,250 759,250 767,250

732,750 740,750 748,750 756,750 764,750 772,750

60

783,250

788,750

37 38

599,250 607,250

Bereich 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51

V

32

719,250

59

434

724,750

775,250

Die Kanalbreite beträgt Bereich IV/V 8MHz. Der reichen

604,750 612,750

1,25 MHz

über

der

im Bereich Bildträger unteren

780,750

I/III liegt

7MHz und im in beiden Be-

Kanalgrenze

und

der

Fernsehsender

lı

SON

ı

—.k

10..S0KW =TOkW

SO

Strahlungsleistung

0

Flensburg

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Bildı. Fernsehsender für das I. Programm („Deutsches Fernsehen“ der ARD) und für den „Deutschen Fernsehfunk“ in der DDR

Fachbeiträge

.

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Fernsehsender der und III. Programm

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Heubach


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Sender

im

k)

Sender

für

Jahre das

1970

noch

im

III. Programm

Jahre

1970

noch

Bau )) Sender geplant m)Für Inbetriebnahme soll der Sender des

des III. Programms Freiburg I. Programms verlegt werden

n)

beim

Polarisation

vertikal

.

Bau im

im

1969

I. Programm

439

Fernsehumsetzer transistorisierten Vorsiufen

mit

Bearbeiter:

Jörg

Heydel

1. Begriffsbestimmungen und Klassifikation Fernsehumsetzer ist ein Kurzwort für den genormten Begriff Fernsehkanalumsetzer. Nach DIN 45053, Blatt 8, und DIN 45060 sind Fernsehumsetzer Geräte, die die Spektralkomponenten eines RF-Fernsehkanalsignals von einem Empfangskanal in einen Sendekanal umsetzen. Sie zeigen am Eingang das Verhalten eines Funkempfängers, am Ausgang das eines Funksenders. In der Fachsprache bei der Deutschen Bundespost (DBP) und der Arbeitsgemeinschaft der Rundfunkanstalten Deutschlands (ARD) ist der Begriff Fernsehumsetzer üblich und sollte daher einheitlich verwendet werden. Der Begriff Fernsehkanalsignal umfaßt

trum, tion

wird,

nach

das

die

DIN

darstellt,

also

45060

in einem die

zur

das

gesamte

Fernsehkanal

Bild-

Fernsehsignal

Vorstufen als Begriff ist noch deutet aber Transistorierung

Pegel

bis

technische

sistorierung

z.Z.

max.

und

und

100 mW

zum

zweiten

enthaltene

Tonwiedergabe

Tonsignal.

nicht der

Mischer

Spek-

Informa-

benötigt

Transistorierte

festgelegt worden, beStufen mit geringem

Ausgangsleistung.

Fernsehumsetzerkonzepte

bis

trägerfrequente

sehen

vor.

nur

Einzelne

eine

Tran-

Fernsehumsetzer ist ein Unterbegriff zu Fernsehfüllsender. Fernsehfüllsender haben die Aufgabe, Versorgungslücken im Fernsehsendernetz der Grundnetzsender aufzufüllen. Im Gegensatz zu den Fernsehsendern, die ihre Modulation über Kabelstrecken oder Richtfunkeinrichtungen erhalten, empfängt der Fernsehumsetzer das Fernsehkanalsignal eines Bezugssenders drahtlos („Ballempfang“) und erzeugt daraus das Sendesignal. Fernsehumsetzer eignen sich besonders zum wirtschaftlichen Restausbau eines Fernsehsendernetzes. Wenn im Versorgungsbereich eines Fernsehsenders durch die Ge-

440

Fernsehumsetzer ländeverhältnisse sogenannte abgeschattete Gebiete entstehen, d.h. Versorgungslücken hinter Bergen, Hügeln, Höhenzügen oder gegebenenfalls Hochhäusern, kann man diese räumlich engbegrenzten Lücken relativ wirtschaftlich durch das Fernsehkanalsignal eines Fernsehumsetzers versorgen. Der Fernsehumsetzer erhält das Fernsehkanalsignal des Bezugssenders (Muttersender) von einer EmpTangsantenne. Die Empfangsantennenanlage errichtet man an einer Stelle, an der der Bezugssender einwandfrei empfangen wird und von der man das zu versorgende Gebiet übersieht, damit die Sendeantenne möglichst am

ae

Bild 1. Fernsehumsetzer

44

Fachbeiträge selben Standort aufgebaut werden kann. Der Fernsehumsetzer setzt das Empfangssignal in den Sendekanal um, bereitet es auf, verstärkt es und strahlt es über dia Sendeantenne aus. Bild1 zeigt den Standort eines Fern-+ sehumsetzers. Fernsehumsetzer benötigt man besonders für

die

Fernsehsendernetze

470 MHz bis 790 MHz, weil Wellen in diesem Bereich Im Frequenzbereich III, 174 noch mit Beugungsempfang

2.

Die Die

technische

kürzung

bei

für

der

Entwicklung DBP

im

Frequenzbereich

IV/V,

der

Fernsehumsetzer

sich die elektromagnetischen schon quasioptisch ausbreiten. MHz bis 230 MHz, kann man rechnen [l, 2, 13, 14, 20].

gebräuchliche

Fernsehumsetzer,

und

wenn

man

festgelegte

das

Gerät

Ab-

meint,

ist TVU. Als 1960/61 bei der DBP ein größerer Bedarf an TVU zum Ausbau des Sendernetzes für das zweite Fernsehprogramm und später auch für das dritte Fernsehprogramm

auftrat,

entwickelten

sechs

deutsche

Firmen

TVU

Fernsehsendern

und

für den Frequenzbereich IV/V. Für die Serienfertigung dieser Geräte übernahm man 2.T. Erfahrungen von TVU für

den

Frequenzbereich

III,

von

Fernsehmeßgeräten. Eine unabhängige, projektbezogene Entwicklung ist jedoch nur in einem Fall bekannt. So konnten beim Aufbau, bei Abnahmemessungen und beim Betrieb der TVU die verschiedensten Probleme genau studiert werden, weil fast jedes technisch mögliche Konzept entwickelt, gefertigt und erprobt worden ist. Das überarbeitete

Pflichtenheft

für

TVU

[Ila,

IIb],

das

von

der ARD (Ak5) und der DBP (FTZ, Referat C 26) gemeinsam erarbeitet worden ist, engte die technischen Möglichkeiten auf die aufgrund der Betriebserfahrungen für zweckmäßig gefundenen Systeme und Schaltungen ein. Mit

der

größeren

Verbreitung

der

Transistoren

began-

nen die Herstellerfirmen mit der Entwicklung von transistorierten Vorstufen, den Steuerstufen für die Leistungsendstufen der TVU. Die Betriebsgesellschaften drängten vorerst nicht, die Steuerstufen schlagartig zu transistorieren, bevorzugten aber die betriebssicheren Geräte mit Transistorbestückung. So konnten die transistorierten Vor-

442

Fernsehumsetzer stufen parallel zur Fertigung der Röhrenstufen entwickelt werden. Es entstanden optimale, transistorgerechte Lösungen, die in den Jahren 1967/68 besprochen, gemessen und erprobt wurden. Daraufhin teilte die DBP den TVUHerstellerfirmen mit, daß vom 1.1.1969 an nur noch TVU mit transistorierten Steuerstufen beschafft werden (TVU der 2. Generation). Besonders

durch

Messungen

und

Betriebserfahrungen,

Abstimmarbeiten

im

aber

Werk

des

auch

bei

Herstellers

und durch die Bedarfskontrolle bei den Betriebsgesellschaften schälte sich für die Fernsehumsetzer der 2. Generation ein bestimmtes technisches Konzept heraus. Unabhängig voneinander entwickelten mehrere Firmen TVU dieser Technik. Fernsehsignal und Tonsignal werden nur noch

gemeinsam

übertragen.

Gründe

dafür

sind,

daß

die

Meßtechnik einfacher und die Übertragungsqualität besser werden, nachdem extrem lineare Leistungsröhren mit hohem Verstärkungsfaktor zur Verfügung stehen. Auch die direkte Umsetzung erwies sich als nicht vorteilhaft, so daß man heute nur noch über eine Zwischenfrequenz (ZF) umsetzt. Als ZF verwendet man heute ausschließlich die Norm-ZF

im

Frequenzbereich

32 MHz

bis

40 MHz,

Bild-

träger bei 38,9 MHz, Tonträger bei 33,4 MHz. Das Kriterium für die automatische Regelung ist nur noch der Bildträger in ZF-Lage, z.T. unterstützt durch eine Regelung geringeren Umfangs vom Ausgangssignal. Sehr betriebssichere

TVU

Einzelanlagen

in Reserveschaltung,

schaltautomatik,

setzt

man

lösten

jedoch nur

abgelegenen Standorten ein. sich als unvorteilhaft, so daß schränken

für

Neben

diesen

Betriebskabinen

die

mit

noch

Reserveanlagen

extrem an

sicherer

exponierten

ab.

Um-

und

Wetterfeste TVU erwiesen nur noch TVU in Gestellgefertigt

schaltungstechnischen

und

werden. systembedingten

Maßnahmen strömten auch neue Entwicklungsimpulse durch neue Bauelemente in die TVU-Technix. Leistungsröhren mit höherer Verstärkung ergaben eine geringere Kaskadierung von Röhrenstufen. Sonderfälle sind hier die Laufzeitröhren, für TVU speziell Wanderfeldröhren, die eine Verstärkung von > 30dB haben. Zirkulatoren, Hybride und Ringkern-Transformatoren halfen, Anpassungs-

443

Fachbeiträge Tabelle a) Leistung bis 1W bis bis bis

bis

10 W 20 W 100 W

200 W

b) Röhre YD 1102 2C39 BA YD 1050 YD 1051 YL 1042

1:

Leistungsröhren

(Stand:

z.Z. eingesetzt 2C39 BA, YD 1050 YD 1051 YL 1042 YL 1042 TH 308 TH

312

Art

Scheibentriode Scheibentriode Scheibentriode Scheibentriode Keramik-MetallScheibentretode TH 306 Scheibentriode YD 1270 Scheibentriode YD 1300 Scheibentriode TH 308 Keramik-MetallTriode TH 312 Keramik-MetallTriode TH 327 Keramik-MetallTetrode YD 1330 Scheibentriode YL 1055 Keramik-MetallTetrode YH 1020 LeistungsWanderfeldröhre YH 1010 LeistungsWanderfeldröhre *) Mehrere Herstellerfirmen

1.5. 1969)

für TVU

YD

Einsatz 1103

YD YD YD

1300, YD 1270, TH 1300, YD 1270, TH 1330, YL 1055, YH

YH

1010

YD

1330,

YL

geplant

1055,

max. Stufenverstärkung Leistung dB w 12 2 14 5 13 6 13 8

TH

306 306 1020

327,

Fa. Siemens ° *) Tel

14 20 20 20

20 20 25 25

Siemens Thomson Siemens Valvo

16

100

Thomson

14

200

Thomson

17 16

200 200

Thomson Valvo

17

200

Siemens

33

100

Siemens

33

200

Siemens

schwierigkeiten zu beheben. Bessere Filter mit abstimmbaren Koppelschleifen ergaben eine bessere Selektivität und einfachere Abstimmung schon in der Steuerstufe. Glasquarze und wesentlich verbesserte Thermostate jeweils eigener Fertigung halfen, die Frequenzkonstanz zu erhöhen und die Frequenzdrift zu bestimmen. Richtkoppler ermöglichien es, ein deflniertes Meßsignal auszukoppeln. Verbesserte Bauelemente, Trimmer, Widerstände,

444

Fernsehumsetzer Glimmerkondensatoren usw. gaben dem TVU höhere Betriebssicherheit. Die z. Z. angebotenen TVU der 2. Generation unterscheiden sich nur geringfügig voneinander. Hauptunterschied ist der Grad der Transistorierung und die Bestückung der Leistungsendstufen. Während nur eine eingeschränkte Zahl von Leistungsröhren für die Endstufen (s. Tabelle 1) zur Verfügung stehen, ist die Grenze der Transistorierung fließend. Z.Z. erreicht man im Frequenzbereich IV/V 100 mW. In kurzer Zeit wird diese Grenze bei 1W liegen. 3.

Vor- und Nachteile Vorstufen

der

TVU

mit

transisiorierten

Die transistorierten Vorstufen für TVU brachten folgende Vorteile: weniger Leistungsaufnahme aus dem Netz, geringeres Bauvolumen und kleinere Betriebsspannungen. Da der TVU bedeutend weniger Netzleistung verbraucht, erzeugt er auch weniger Wärme und gestattet es, daß man kleinere Betriebskabinen verwendet. Der größte Vorteil jedoch stellte sich während des Betriebes heraus. Die Betriebssicherheit der TVU hat sich etwa um den Faktor3 erhöht. Die Röhren hatten eine durchschnittliche Betriebsstundenzahl von 5000 bis 10000. Bei den Transistoren soll die Lebensdauer vergleichbar mit anderen Schaltungselementen wie Widerstand, Kondensator, Spule usw. sein. Die Transistoren werden daher auch eingelötet und nicht gesockelt wie die Röhren. Weiterhin sind die Transistoren sofort

betriebsbereit

einem

Jahr

mit

transistorierten

ansetzen,

(ohne

Anheizzeit).

Steuerstufen wie

die

Man

kann

für

Wartungsintervalle

Auswertung

der

TVU

von

statistischen

Ermittlungen über den TVU-Betrieb ergab. Die Nachteile der Transistoren sind zwar gering, sollen aber nicht unerwähnt bleiben. Die Schaltungen sind komplizierter und unübersichtlicher geworden, und die Instandsetzung erfordert eine Spezialausbildung des Betriebspersonals. Das Wechseln der Transistoren im Störungsfall erfordert neue Werkzeuge, weil die Transistoren eingelötet sind. Weiterhin haben die Transistoren die

445

Fachbeiträge Eigenschaft, daß sich ihre Übertragungsparameter raturabhängig verändern, so daß die Schaltungen temperaturkompensiert werden müssen. 4.

Technischer

Aufbau

der

tempejeweils

TVU

Dieser Abschnitt soll nicht die verschiedenen Möglichkeiten der TVU-Technik erläutern, sondern ein Bild der derzeitigen TVU der 2. Generation vermitteln. Die Tabelle2 zeigt die Anzahl der z. Z. lieferbaren TVU-Typen. Tabelle3 gibt einen Überblick über die bei der DBP eingesetzten

TVU,

unterteilt

nach

TVU

alter

Technik

und

TVU der 2.Generation. Die TVU alter Technik mit den verschiedensten Konzepten sind in der Fachliteratur öfter beschrieben worden [3, 4, 5, 6, 7, 14, 20]. Hier sollen nur die neuesten Erkenntnisse und die durch die transistorierten Vorstufen entstandenen Ergebnisse beschrieben werden. Die geringfügigen Konzeptunterschiede werden anhand des Übersichtsschaltplanes (Blockschaltbild), Bild 2, erläutert. Zukünftige Lösungen sind im Abschnitt6 beschrieben. Die DBP betreibt bisher nur TVU im Frequenzbereich IV/V; daher werden nur diese Geräte berücksichtigt. Von der Empfangsantenne gelangt das Fernsehkanalsignal über ein Koaxialkabel in die Betriebskabine. Ein flexibles Koaxialkabel verbindet das Empfangsantennenkabel

mit

dem

TVU-Eingang.

Für

diese

Steckverbindun-

gen sind Stecker nach DIN 47282, 6/16, vorgeschrieben. Als erstes durchläuft das Signal ein Dreikreisfilter, das für die Weitabselektivität sorgt. Die Selektivitätswerte sind im Pflichtenheft [IIa, IIb] angegeben. Das Filter ist entTabelle

2:

TVU-Typen (Stand:

Leistung Typen lieferbar geplant (zusätzlich)

446

im

Frequenzbereich

IV/V

1.5. 1969)

100 mw trans.

bisiW

10W

20 W

100 W

200 W

1 3

2 2

3 1

3 1

2 2

2 2

Fernsehumsetzer Tabelle 2. TV-Programm Einzelanlagen 31. 12. 1968 davon mit trans. Vorstufe

3: bis 1wW 7 1

1. 5. 1969

davon mit {rans. Vorstufe Reserveanlagen 31. 12. 1968 davon mit trans. Vorstufe 1. 5. 1969 davon mit trans. Vorstufe Insgesamt

Fernsehumsetzer

7

Einzelanlagen 31.

12.

1968

davon mit irans. Vorstufe 1.5. 1969 davon mit irans. Vorstufe Reserveanlagen 31. 12.

1968

davon mit trans. Vorstufe 1. 5. 1969 davon mit trans. Vorstufe Insgesamt 31.

1.

12. 1968

DBP

5. 1969 insgesamt

31. 12. 1968 1. 5.1969

bis 100W 36

bis 200W 1

72

_

—_

_

4

_

27

65

_ _

_ 65

_

_

_

_

TVU

TVU

326 331

37

1 1

25

1

_ 25

mit

—_ trans.

1

_

_

95

4

— 95

—_ Vorstufe

bis 20 W

bis 100 W

bis 200 W

_

37 74

_ 19

_ 25

_

1

70

6

38

1

37 122 85 _

1

_ _

_ _

_ _

_

1

_

TVU

mit

123 397 454

3

Summe

_

_

8

3

_

—_ _

TVU

19

_

—_

71

1

—_

—_

TVU

_

76

bis 10W

—_

73

236

76

bis I1W _

Summe 231

4

»

3, TV-Programm

bis 20W 27

_

31. 12. 1968 1. 5. 1969

(DBP)

bis 10W 160 164

1

in Betrieb

1

_ _ trans. Vorstufe 86

TVU

mit

trans. Vorstufe

110 162

weder koaxial mit abstimmbaren Koppelschleifen oder als Druckplatine aufgebaut und muß für sich gemessen werden können. Auf das Filter folgt ein Anpaßglied und eine rauscharme NRF-Transistorverstärkerstufe. Diese Stufe

447

sdgıyaqyouJ

arr

Empfangsantenne

Jendeantenne

Fingangs- Eingangsfilter _verstärker

1Mischr

_ZF-Teil

2.Mischer

Regelung

Ausgangs-

versfärker

Leistungs-

verstärker

> | ZVervielfacher I" 3 | 2.0szillator

Bild 2.

Übersichtsschaltplan

(Blockschaltbild)

eines

TVU

Fernsehumsetzer wird an das Empfangsantennenkäbel angepaßt und relativ breit abgestimmt. Die Verstärkerstufe erhöht den Eingangssignalpegel zum Mischen und hält den Rauschabstand auf über 50 dB. Mit Transistoren lassen sich Rauschzahlen von 5 bis 6 bei 2mV Eingangsspannung erzielen. Vergleichsweise hatten die Röhrenstufen Rauschzahlen von 12 bis 15. Der anschließende Diodenmischer transponiert mit einer vervielfachten und verstärkten Oszillatorschwingung, dem sogenannten Hilfsträger, das Eingangssignal in die ZF-Lage. Die Dioden können als Einzelstufe, im Gegentakt oder als Ringmischer geschaltet sein. Die Oszillatorschwingung wird von einem Quarz abgeleitet, damit die hohe Frequenzkonstanz von +0,5-10% für den Frequenzoffsetbetrieb eingehalten wird. Die Quarzschwingung soll oberhalb der ZF liegen, damit keine Störschwingungen in den ZF-Bereich fallen. Liegen die Quarzfrequenzen ergibt sich

(5. Oberton) im Bereich von 40 bis 60 MHz, ein einheitlicher Vervielfachungsfaktor von

so 12.

Der Quarz und die Oszillatorschaltung sind aufeinander abgestimmt und in einem Spezialthermostaten untergebracht. Eine genaue Temperatur für den Quarz (Frequenzumkehrpunkt) ist eine Voraussetzung für eine hohe Frequenzkonstanz. tung, so heben

Altern die Quarze definiert in einer sich die Abweichungen z.T. auf, weil

Richzwei-

mal umgesetzt wird. Die Hilfsträgerschwingungen haben je nach Konzept Pegel von 1 bis 2V und eine Frequenz, die um die ZF über der Signalfrequenz liegt. Die zwei-

malige Überlagerung von oben ist erforderlich, weil Fernsehnorm in der ZF eine inverse Lage von BildTonträger vorsieht.

die und

Das ZF-Teil hat die Hauptaufgabe, das Fernsehkanalsignal von einem kleinen Eingangspegel auf einen hohen Mischausgangspegel zu verstärken. Je nach TVU hat das ZF-Teil Verstärkungsfaktoren von 30 bis 60dB. Im ZFTeil erzeugt geschriebene

man auch die Hauptselektivität, also die Durchlaßcharakteristik. Weiterhin füllt

vorman

die Gruppenlaufzeitkurve innerhalb des Durchlaßbereiches mit einem Filter auf +50ns auf. Weil das Fernsehkanalsignal hier die tiefste Frequenz hat, läßt es sich am günstigsten beeinflussen. So regelt man, abgeleitet vom Pegel 29 Fernmelde-Praxis

449

Fachbeiträge

Bild3.

TVU

mit

transistorierter

Vorstufe

des Bildträgers, im ZF-Teil Eingangsspannungsschwankungen und Alterungserscheinungen automatisch aus und gewinnt Schaltsignale für die Sendepausenautomatik und Reserveumschaltautomatik. Der 2. Mischer, 2. Oszillator und 2. Vervielfacher arbeiten im Prinzip wie die beschriebenen 1. Stufen, nur sind hier die höheren Signalpegel zu berücksichtigen. Der Ausgangsverstärker hebt den RF-Signalpegel mit Transistorstufen auf einen Pegel, der je TVU-Konzept schwankt.

450

Fernsehumseitzer

Bild 4.

Transistorierte

TVU-Vorstufe

Die Leistungsstufen verstärken den Signalpegel der Vorstufen auf die erforderliche Ausgangsleistung. Die Trennung von Vorstufe und Endstufe ist im allgemeinen stark ausgeprägt, weil die Endstufen in Topfkreistechnik aufgebaut sind. Die Endstufen müssen Richtkopplerausgänge besitzen, die zu Meßzwecken eine Spannung von 1V des Fernsehkanals abgeben. Die

stufen,

5.

Bilder wie

Besondere Die

3 bis

sie

bei

5 zeigen der

DBP

TVU

mit

Schaltungsmöglichkeiten

Transistorschaltungen

transistorierten

eingesetzt

sind

seit

werden.

Vor-

der Transistorstufen einiger

Zeit

erprobt.

Sie benötigen nur geringes Bauvolumen und sind billiger als vergleichbare Röhrenschaltungen. Die Entwicklungsingenieure der Firmen verwenden gerne für die verschiedensten Funktionen komplizierte Schaltungen und Auto-matikgruppen. Solange dadurch die Übertragungs- oder/ und

29*

Betriebseigenschaften

verbessert

werden,

bestehen

451

Fachbeiträge

Bild5.

452

TVU

in

Reserveschaltung

(2 X 10 W)

Fernsehumsetzer keine

arbeiten

Bedenken hohe

dagegen,

Anforderungen

stellt werden. Beispiele dafür

sind:

und

zum

Schaltungen

obwohl an

das

komplizierte Konstanthalten

bei

Instandsetzungs-

Betriebspersonal

ge-

Regelungsschaltungen der

Quarzbetriebs-

temperatur, Reserveumschalteautomatiken, Sonderschaltungen für die Meßtechnik, Automatikschaltungen zur Abschaltüberprüfung, Verzögerungsautomatiken, Sendepausenautomatiken. In diesen Fällen muß die Erprobung der Schaltungen erweisen, daß sie sehr betriebssicher sind und möglichst innerhalb der Lebensdauer der TVU nicht ausfallen. Tritt in Ausnahmefällen doch ein Ausfall auf, muß die Betriebsorganisation es ermöglichen, daß es keine lange Ausfallzeit gibt. Eine zentrale Werkstatt oder die Herstellerfirma muß in besonders schwierigen Täällen die Instandsetzungen übernehmen. Automatikschaltungen, die nicht den vorgenannten Bedingungen entsprechen, werden in TVU der DBP nicht verwendet. Beispiele dafür sind: Fernnachsteuerung der Frequenz, Sendepausenautomatiken bei TVU mit P, < 20 W,

zu

steuer-

komplizierte

und

Reserveumschaltautomatiken,

Fernüberwachungsautomatiken,

Fern-

6. Technischer Ausblick Technische Probleme grundsätzlicher Art TVU nicht mehr. Allgemein geschen werden zen verfolgt:

bestehen für drei Tenden-

a)

Erhöhung der Übertragungsqualität, weil die TVU Sekundärübertragung machen, d.h. nach einem TV-Sender oder TVU (Kaskade). b) Höhere Betriebssicherheit und Einhaltung der Mindestübertragungsqualität über 6 bis 12 Monate, weil die Standorte meist abgelegen sind und das Unterhalten teuer ist. c) Anschaffung und Betrieb sollen wirtschaftlicher bzw. preisgünstiger werden. Technische Maßnahmen dazu sind Schaltungsverbesserungen bzw. -vereinfachungen, Verwenden verbesserter

453

Fachbeiträge oder

neuer

fachungen In

kurzer

Bauelemente

des

ı.nd

mechanischen

Zeit

erwartet

Verbesserungen

Aufbaus.

man

Transistoren,

oder die

Vereinetwa

1W

Ausgangsleistung erreichen und preislich in der Größenordnung der ersetzten Röhrenstufe liegen. Technische Forschungsergebnisse für die dichtegesteuerten Koaxialröhren versprechen längere Lebensdauer bei gleichbleibend guten Betriebseigenschaften für neuere Typen dieser Röhren. Es scheint, daß die aufwendige Technik der Laufzeitröhren für die TVU nicht mehr erforderlich ist, weil die hohe Lebensdauer der Laufzeitröhren von den dichtegesteuerten Röhren auch beinahe erreicht wird und die hohe Stufenverstärkung wegen der hohen Transistorleistung nicht mehr notwendig ist. Der Einsatz von integrierten Schaltungen ist für TVU noch nicht vorgesehen, ist jedoch nicht ausgeschlossen. 7. Schrifttum 71

Technische

für (TI

{Ifa] [IIb] [III] [IV] [V] [vI] IvIIl| [vIII] 72. [1]

454

TVU

Vorschriften

der

DBP

Pflichtenheft FTZ 17 Pflı, Allgemeine Bedingungen für sendetechnische Geräte und Anlagen = Pflichtenheft ARD 4/1 Pflichtenheft FTZ 176 Pfl2, Pflichtenheft für Fernsehumsetzer (TVU) Pflichtenheft ARD 5/6, Pflichtenheft für Fernsehumsetzer Pflichtenheft FTZ 176 Pfl5, Pflichtenheft für Fernsehumsetzer-Antennenanlagen (TVU-AtAnl) Pflichtenheft FTZ176 Pfl10, Pflichtenheft für Sendeund Empfangsantennenweichen (SAtWe u. EAtWe) für Fernseh-Fülisender Richtlinie FTZ176R1, Aufbau von Fernsehumsetzeranlagen Norm FTZ 176 Gül, Bedingungen für die Güteprüfung und Abnahme von Fernsehumsetzer-Antennenanlagen (TVU-AtAnl) Norm FTZ 176 Gü 2, Bedingungen für die Güteprüfung und Abnahme von Fernsehumsetzern (TVU) Pflichtenheft FTZ 176 Pfl9, Pflichtenheft für die Fernsehumsetzer-MeßBeinrichtung

Technische

über

TVU

Veröffentlichungen

Helder, E.: Aufbau von Fernsehfüllsendern für das 2. 3. Programm. taschenbuch der fernmeldepraxis (1966).

u.

Fernsehumsetzer {3] (3) [4] 55] [6) [7] [8] [9} [10] (11) 112} 113) [14J) [15] [16] (17) [18] i19] [20]

Heider, E.: Fernsehfülisender der DBP. taschenbuch der fernmeldepraxis (1967). Hügli, H.: Fernseh-Frequenzumselizer. Techn. Mitt. der PTT, Bern, 42 (1964), Heft 5. Heydel, J.: Technik der Fernseh-Frequenzumsetzer im Frequenzbereich IV/V. fernmelde-praxis 42 (1965), Heft 11. Gehrke, H., und Hornung, H.: Fernseh-Frequenzumsetzer für den Frequenzbereich IV/V. SEL-Nachrichten 10 (1962), Heft 2. Strößenreuther, W.: Farbtüchtige Fernseh-Frequenzumsetzer nach dem Baukastienprinzip. Rundf. techn. Mitt.7

(1963), Heft 6.

Kauderer, F.: Fernseh-Frequenzumsetzer großer Leistung. Rundf. techn. Mitt.8 (1964), Heft 4. Heydel, J.: Die Schaltung des automatischen Regelteils für Fernsehumsetzer. fernmelde-praxis 43 (1966), Heft 2. Heydel, J.: Kreuzmodulation in Fernsehumsetzern. Rundf. techn. Mitt. 11 (1967), Heft 2. Heydel, J.: Die Sendepausenautomatik in Fernsehumsetzern. fernmelde-praxis 44 (1967), Heft 16. Heynisch, H.: UHF-Fernsehumsetzer mit Siemens-Wanderfeldröhren. Siemens-Z. 41 (1967), Heft 4. Wendl, A.: Volltransistorierte Fernseh-Kanalumsetzer, Neues von R&S, Ausgabe 26, Mai 1967. Heider, E.: 100 Fernseh-Füllsender bei der DBP. ZPF18 (1966),

Heft

22.

Heider, E., und J. Heydel: Der 250. Fernsehfüllsender der DBP. fernmelde-praxis 45 (1968), Heft 17. Heydel, J.: Forderungen an die Technik der TVU bei der DBP. ZPF 20 (196), Heft 16. Biebl, H., und W. Riedel: Fernsehumsetzer für Schwarzweißund Farbfernsehen. WSW-Technische Berichte 20 (1968), Heft 2. Kiefer, D.: Zur Farbtüchtigkeit von Fernseh-Kleinumsetzern. Rundf. techn. Mitt. 8 (1964), Heft 6. Pick, B.: Frequenzumsetzer für Band I, III und IV als Fernsehsender. Hausmitt,. der NWDR i.L. 8 (1956), S. 56 bis 63. Kolarz, A.: Frequenzumsetzer als Kleinstsender, Rundf. techn. Mitt. 1 (197), 5.53 bis 57. Heydel, J., und Vogt, N.: Fernsehumsetzer; ihre Technik und Untersuchung (Messung). Fachverlag Schiele & Schön, Berlin,

73. Normblätter DIN 45010 Funksender, Begriffe DIN 45051 Funksender, Senderleistungen DIN 45053 Funksender, Meßtechnik Blatt 1 Frequenzmessungen Blatt 2 HF-Leistungsmessungen Blatt 3 Messung der HF-Bandbreite Nebenaussendungen

und

der

455

Fachbeiträge Blatt Blatt

DIN

45060

DIN DIN DIN

45061 47301 47301

456

5 6

Messung der Güte der Nutzaussendung Messungen an Stromversorgungseinrichtungen Blatt 7 Messung der Güte der Nutzaussendung von Fernseh-Bildsendern Blatt 8 Messungen an Fernsehkanalumsetzern Fernsehtechnik, Begriffe Blatt 10 Ergänzungen zu DIN 45060 Farbfernsehtechnik, Begriffe Blatt 1 Begriffe der HF-Leitungstechnik Blatt 2 Begriffe der Leitungsanpassung

Fernmelde-Satelliten

Satelliten-Fernmeldeverbindungen Bearbeiter:

Siegfried

Tischer

1. Einleitung 1950 erhielt der Deutsche Rudolf Wagner, Berlin, ein Patent (W 2310), das die Fernmeldeübertragung mit gerichteten Wellen zum Inhalt hat. Als Relaisstation hatte der Erfinder stabilisierte Ballons vorgesehen. Durch diese Patenterteilung wurde besonders die deutsche Fachwelt an ein im Jahre 1941 von Dr.-Ing. Wilhelm Ohnesorge angemeldetes Patent danke zugrunde,

erinnert. Der Anmeldung lag der U!trakurzwellen unter Verwendung

Gevon

Zwischenstationen, die auf Flugzeugen angeordnet sind, als Nachrichtentrüger zu benutzen. Leider ist nicht bekannt, ob diese Idee patentiert worden ist. Konkrete bindungen

Vorstellungen über Weltraumfernmeldevergab die General Electric Company 1957 auf

dem X. Internationalen Astronautischen celona bekannt. In einem kleinen Heft

Kongreß in Bar„Space Communi-

cation Primer“ zeichnete die Gesellschaft mögliche Fernmeldeverbindungen über Satelliten auf und charakterisierte damit die Typen der passiven und aktiven Satclliten sowie der Rundfunk- und Speichersatelliten. Anläßlich des geophysikalischen Jahres 1957/58 erfuhr die Öffentlichkeit außerdem von dem Programm, künstliche Satelliten zur Erforschung der Erdkugel einzusetzen. Wahrscheinlich liche

Satelliten

werden

viele

einzusetzen,

Menschen

damals

als

das

Ziel,

utopisch

künstund

so-

mit als nicht erreichbar abgetan haben. Um so wirkungsvoller wurde die Menschheit am 4.10.1957 durch den gelungenen Start des ersten russischen Satelliten „Sputnik 1“ (1957«a) wachgerüttelt, der eine neue technische Epoche eröffnete. Die Generalversammlung der Vereinten Nationen am 20.12. 1961 in der Entschließung Nr. 1721 (XVI)

legte fest,

457

Fachbeiträge daß Satellitert-Fernmeldeverbindungen so lich allen Völkern ohne Einschränkung stehen sollten. Damit wird verlangt, daß staaten

der

Internationalen

bald wie mögzur Verfügung allen Mitglied-

Fernmeldeunion

(UIT)

—

einer Sonderorganisation der Vereinten Nationen — der freie (direkte) Zugang über eine eigene Erdefunkstelle zu den Satelliten eines künftigen weltweiten Fernmeldesatellitensystems offenstehen soll. 2. Passive Satelliten Fernmeldesatelliten einfachster Art sind passive Reflektoren. Sie sind als Kugel ausgebildet und reflektieren nach allen Richtungen gleichmäßig stark. Als Reflektor könnten auch quadratische Flächen oder sogar Parabolspiegel benutzt werden. Dann sind geeignete Stabilisierungseinrichtungen vorzusehen. Passive Satelliten besitzen keine elektronischen Bauteile, die Fehler verursachen und die Lebensdauer herabsetzen könnten. Der Betrieb über diese Satelliten macht jedoch wegen der sehr hohen Übertragungsdämpfung große Sendeleistungen und stark bündelnde Sende- und Empfangsantennen mit äußerst empfindlichen Empfängern erforderlich. Die Übertragungsdämpfung a, hängt von dem Verhältnis Sendeleistung P, zur Empfangsleistung P, der Erdefunkstellen ab. Diese Dämpfung läßt sich außerdem aus den Werten für die Entfernungen des Senders und Empfängers der Erdefunkstellen zum Satelliten (l,, 1,), der Antennengewinne der Sende- und Empfangsstationen (G,, G,), der Wellenlänge (X) und des Ballonquerschnitts (q) wie folgt bestimmen:

Die USA starteten am 12. August 1960 von Cap Kennedy aus den ersten passiven Fernmeldesatelliten auf eine elliptischa Umlaufbahn um die Erde. Er erhielt den Namen Echo I. Dieser Ballonsatellit lieferte zum ersten Male den Beweis, daß es mit Hilfe passiver Satelliten

458

Fernmeide-Satelliten möglich ist, Nachrichten über große Entfernungen zu übertragen. Außerdem bestätigte er die Theorien über die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen und das Verhalten von Satelliten auf ihren Umlaufbahnen. EchoI,

der

am

24.5.1968

verglühte,

bestand

z.B.

aus

einer Mylarkunststoff-Aluminiumhülle von rd. 0,015 mm Wandstärke, die sich erst im freien Raum zu einer Kugel von 30 m Durchmesser entfaltete.

des EchoI wurde vom Strahlungsdruck Die Flughöhe des Sonnenlichts beeinflußt und schwankte periodisch zwischen etwa 1500 und 900 km. Der Satellit erreichte eine durchschnittliche Umlaufzeit von 118 Minuten. Wegen der ungünstigen Übertragungsverhältnisse können über passive Satelliten gleichzeitig nur etwa bis 6 Ferngespräche abgewickelt werden. Diese kleine Verkehrsmenge reicht für einen kommerziellen Fernmeldedienst nicht aus. Dafür sind aktive Satelliten geeigneter. 3. Aktive Satelliten Aktive Satelliten sind mit Empfangs- und Sendeeinrichtungen ausgerüstet. Sie verstärken die von den Erdefunkstellen empfangenen Signale und strahlen sie in einer anderen Frequenzlage wieder aus. Die ersten aktiven Satelliten, zu denen Telstar und Relay gehörten, hatten ihre Flugbahnen in mittleren Höhen. Ihre Antennen besaßen noch keine Richtcharakteristik; die Ausbreitungseigenschaften dieser Antennen entsprachen etwa denen eines Kugelstrahlers. Die Empfängerrauschzahl dieser Satelliten lag etwa bei 13dB. Sie waren damit vergleichbar mit den z.Z. in Betrieb befindlichen serienmäßig hergestellten Empfängern unscrer Richtfunksysteme. Die Fernmeldesatelliten für den kommerziellen Fernmeldeverkehr, die mit INTELSATI am 28. Juni 1965 ihre entscheidende Epoche begannen, benutzen Antennen mit Richtcharakteristik. Die Empfangsantenne des INTELSATI (Early Bird) besitzt eine toroidförmige Strahlungscharakteristik mit einem Öffnungswinkel von „50° und einem Gewinn von 4dB. Die Sendeantenne des INTELSATI

459

Fachbeiträge

Übersicht

über

Tabellel

Ternmeldesatelliten

des

INTELSAT

(1. Teil)

Typ

Intelsof (karly Bird)7

Intelsat2

Anzahl (vorh. /gepl.)

7

4

4

6.9.1965

26.10.1966, 71.1.1966,

19, 12.1968

Start Gewicht ohne

Apogäumsmotor Durchmesser

Jackg cm

27.3.1967. 289.1967|

Intelsat MT

6. 2.1969

öTkg

Nakg

M2 om

137cm

Höhe

3Icm

668cm

94cm

Pugbahn

öquatorial Synchron

äquatarial Aynchron

äquatorial synchron

Flughöhe im Mittel

35 700 km

35 700 km

35 700 km

Placierung über Längengrad Satehit 1:

Satellit 2:

Satellit 3:

Satellit

4:

rund 28° entfällt

Sateliit 5:

‚tabilisierungsart

Transponder Vielfachzugang

Fehler

37° W

6° west

175° 05t

79°

6oW

0

625° 0

|Spinstabilisirung*

|Spinstabilisierung*

|Spinstabitisierung *

2 gemeinsame Empfargs- und 5: tennen, gemeinsamer Sender

2 (davon 1 Transponder für Ersatz) \ 9 i Sende-| antenne und \gemeinsamer Sender

2 gemeinsame Empfangs- und Sendeantennen

nein

Satellitenanfenne | ebene angehoben

Polarisation

173° Ost —_

Strahlzentrum der | um 7°gegen Aquator-| Antennengewinn Senden Empfang

Fehler

38 202508 35:05dBlinear

Ja

Äguatorebere SdB 4dB linear

Ja

Äquatorebene 145 dB 145dB zirkular

* Spinstabilisierung =Der Ausdruck „sein” bedeutet: Sich im Kreis drehen. In der Weltraumtechnik wurde dieser Ausdruck vor allem für die Bezeichnung der Rotation eines Satelliten um seine Haupfträgkeifsachse übernommen.

460

Fernmelde-Sateiliten Übersicht

über

Tabellei

Fernmeldesatelliten

Intelsat I (Early Bira)

Typ Senderleistung

a) Fenmeideteil .

bei ZRF-Iragern

16 W/RF-Träger

des

INTELSAT

Intelsat IT

(2. Teil)

Intelsat IE

| bei einen RF-Iräger! bei einem RF- Träger 18 Watt (3Röhren)

AZ dBWIRF-Träger

|-11W/Transponder

A 125aBW

#0mW

A 104dBW

350mW

Y26 mW

one bei 40h

a -14d8W

2 -45dBW

mehrie) yeiTzemhz)

4 2,56dBW

A ZJdBW

nicht vorgesehen

T28W

33W

ISEW

45W

83W

86W

rele-

.

18W

17W

.

A-374BW

. . eirp ds |-TTdBW/RF-Träger | 152dBW/Transponder angestrebt mindestens Fernmeldeteils | bei Z RF-Trägern |\bei mehreren Rf-Iräg. Zzasm) 7 anspond 0

leistung der Stromversorgung mit Sonnenzellen

Batterie vorhanden| bzw. vorgesehen pen Kapazitd Frequenz (MHz) Jendefrequenz

Empfangsfrequenz Bake

;. .. 75.Ah

ja, 2Ah

240 Stromkreise oder!TV |Transp.T 416075

Transp.2 | 4 081

|6 383,97 43786

6 301.02 4 10414

ja, vorauss. 6Ah

240 Stromkreise oder IV

2000 bis 1200 Stromkreise oderTV

Transponder Tu.2 4058-4 184

Transponder1 Transponder 2

6 283-6 409 4050 u.4 182

3705 - 3930 3970-4195

5930-6155

6195 - 6420

Modulationsart

Empfänger-

Rauschbandbreite) Transponder

Empfänger-

FM

FM

85dB

lebensdauer

15Jahre

FMIPEM

126 Milz

JTMHZ

Rauschzahl

Hersteller

3933 i5 3967

230MHz

linear

linear

6d8

95dB

JJahre

JJahre

Hughes Aircraff | Hughes Aircraft | Thompson Ramo

Comparıy, USA

Company, USA | Wooldridge, USA

besteht aus einer Schlitzstrahlenanordnung, deren Strahlenzentrum gegen die Äquatorebene um 7° angehoben ist und deren Gewinn 9dB beträgt. Die Empfangsantenne des INTELSATII

(Start

1967)

ist

mit

der

des

INTELSATI

461

Fachbeiträge vergleichbar. Die Sendeantenne dagegen besteht aus 4 Doppel-Konus-Rundstrahlern, deren Strahlzentrum in der Äquatorebene liegt und deren Gewinn 5dB beträgt. Bei dem Satelliten INTELSAT III werden mechanisch entdrallte Antrennen für Empfang und Senden benutzt. Die Gewinne liegen in der Größenordnung von 15dB, das Strahlzentrum jeder Antenne befindet sich in der Äquatorebene. Die Empfängerrauschzahlen der behandelten INTELSAT-Satelliten wurden gegenüber Telstar reduziert. INTELSATI besitzt eine Empfängerrauschzahl von 8,5 dB. INTELSATI

Übersicht

über

SAT-Satelliten

hat

6dB

und

wesentliche

findet

sich

in

INTELSATII

technische

Tabelle.

Daten

65dB.

der

Eine

INTEL-

4. Modulationsverfahren Die von einem Fernmeldesatelliten abgestrahlte RFSignalleistung ist auf der Erdoberfläche sehr gering. Modulationsverfahren, die den Rauschabstand bei der Demodulation verbessern, sind Interesse. Günstige Erfahrungen

Frequenzmodulation (PCM) gemacht.

(FM)

und

daher von besonderem hat man bisher mit der

der

Pulscodemodulation

Der Fernmeldeinhalt eines RF-Signals kann nur dann einwandfrei empfangen werden, wenn das Trägerrauschverhältnis C/N groß genug ist. C bedeutet die Trägerleistung. Im Wert N sind die RF-Bandbreite B und die Systemrauschtemperatur

T

mit

enthalten.

Das

Träger-

rauschverhältnis wird kritisch, wenn es bei FM auf kleinere Werte als 10 dB absinkt (Schwelle). Für eine grobe Betrachtung gilt dies auch für PCM. Bei FM kann oberhalb der Schwelle von rund 10dB das Signalrauschverhältnis S/N, das nach der Demodulation auftritt, verbessert werden, indem der Frequenzhub vergrößert wird. Bei PCM läßt sich oberhalb der Schwelle S/N durch eine geringe Steigerung der Signalleistung merklich verbessern. Für die bisherigen festen Satelliten-Verkehrsbeziehungen wurde FM benutzt. Bei künftigen kommerziellen

462

Fernmelde-Sateiliten Fernmeldeverbindungen mit nur wenigen Fernsprechkanälen pro RF-Träger wird man voraussichtlich auch bald die PCM nutzbar machen. 5. Flugbahnen Die Flugbahn für Fernmeldesatelliten führt natürlich um die Erde als Zentralkörper. Die Satelliten vom Typ Telstar und Relay bewegten sich auf ellipsenförmigen Bahnen. INTELSAT-Satelliten bewegen sich dagegen auf einer äquatorialen synchronen Kreisbahn. Das Massenzentrum der Erde bildet nach den Kepplerschen Gesetzen einen der Brennpunkte der Bahnellipse. Liegt die Bahnebene in der Äquatorebene der Erde, so handelt es sich um eine äquatoriale Flugbahn. Der erd-

l Nordpol

Perigäum

Perigdum

aufsteigender Knoten X

a) Raumlage der Satellitenbahn

i-Neigungsminkel der Bahnebene zur Aquolorebene N=Knolenwinkel, Winkel zwischen der X-Achse des

Inertialsystems und der Schnittgeraden van Aquaforebene und Bahnebene, positiv in östlicher

he

d) Bahnelemente in der Bahnebene

a =graße Halbachse der Bahnellipse e = numerische Exzentrizitäl

Richtung. «w=Perigä inkel, Winkel zwischen dem aufsteigenden Knafen und der Apsidenlinie in Richtung zum Perigäum, positiv in Flugrichtung des Satelliten. Bild1.

Wesentliche

Bahnelemente

von

Erdsatelliten

463

Fachbeiträge nächste Punkt einer um die Erde führenden Flugbahn wird mit Perigäum, der erdfernste mit Apogäum bezeichnet. Die theoretisch kleinstmögliche Umlaufzeit eines Erdsatelliten

beträgt

84,5 min.

Die

Umlaufzeit

des

Fern-

meldesatelliten Telstar II lag z. B. bei 225 min. Ein Synchronsatellit hat eine Umlaufzeit von 24 Stunden und steht bei einer äquatorialen Bahn relativ zur Erde still. Unter sub-synchrone Satelliten versteht man Satelliten mit Umlaufzeiten,

zeit sind.

die

echte

Bruchteile

der

synchronen

Umlauf-

Bild 1 zeigt die Unterschiede zwischen polaren und äquatorialen Kreisbahnen, eine elliptische Bahn, den erdnächsten und erdfernsten Punkt (Perigäum und Apogäum), Neigungswinkel (i) und den aufsteigenden Knoten. Der aufsteigende Knoten, ein Begriff aus der Astronomie, bezeichnet den Punkt der Bahn, in dem der Satellit die Äquatorebene von Süden nach Norden durchstößt.

6. Umlaufzeit und Flughöhe eines Satelliten Die UmlaufzeitT eines Satelliten auf einer Kreisbahn um den Erdmittelpunkt läßt sich aus dem Gleichgewicht der Erdanziehungskraft F, und Fliehkraft F, berechnen:

FR=rR= 2.H = e=-F=-meo2.H=7.

M: m

)

m »®

= Masse des Satelliten = Winkelgeschwindigkeit des Satelliten

H h R

- T = Abstand eines Satelliten vom Erdmittelpunkth = Flughöhe des Satelliten über der Erde = Erdradius 6371 km

y

= Gravitationskonstante

M

=

en

464

as

Erdmasse

5,95 - 1027 g

cm"

6,67-10-8- —

8°5

,;

+ R

Fernmelde-Satelliten Gl. (1) zeigt, daß masse unabhängig

ao Daraus

die ist.

Kreisfrequenz Es ist also:

von

der

Satelliten-

/UM_ 2 H°

T

folgt

die

Umlaufzeit

T

eines

Satelliten:

rs

T=2n

@

HM

YM

Im Bild2 ist die Umlaufzeit von Satelliten in kreisförmigen Bahnen in Abhängigkeit von den Flughöhen dargestellt. Gleichung (2) ist die Ausgangsbasis für die Berechnung der Flughöhe (h) eines Satelliten: h=H—R,

3

h= Ir .

-

TR

800: min

w

|

/-

T

10ı/

ou.

-——

N |

aS Ss

S

Umlaufzeit w u S

|

|

'

70. ——

fe)

2

0 Bild 2.

0

5000

20000 Bahnhöhe

Umlaufzeit von Satelliten abhängig von der

30 Fernmelde-Praxis

75000

km

20000

in kreisförmigen Flughöhe

Bahnen

465

Fachbeiträge 7. Synchronsatelliten 7.1.

Sichtbereich

Der Sichtbereich von Synchronsatelliten ist so groß, daß 3 Satelliten, die um etwa 120° gegeneinander versetzt sind, zur nahezu vollständigen Ausleuchtung der Erde ausreichen (Bild3). Ein von z.B. 28° westlicher Länge

einen Fernmeldeverkehr derasiens, Afrika sowie amerikas, Mittelund mitteln (Bild 4). 72.

Satellit bei einer Position über dem Äquator könnte

mit Europa, großen Teilen Vormit dem östlichen Teil NordSüdamerikas gleichzeitig ver-

Signallaufzeit

Die Signale müssen bei Synchronsatelliten in einer Übertragungsrichtung eine Strecke bis zu 100 000 km überbrücken. Es war deshalb nicht ungewöhnlich, daß die Fachwelt den ersten kommerziellen Satellitenfernsprechbetrieb, der am 28. Juni 1965 über den Synchronsatelliten INTELSATI (Early Bird) aufgenommen wurde, mit einer gewissen Skepsis verfolgte. Nahm man doch an, daß die ungewöhnlich lange Laufzeit den Teilnehmern Schwierigkeiten bereiten würde, da man im Fernsprech-Weitverkehr maximal nur 250 msec zuläßt. Die Erfolge haben jedoch gezeigt, daß der Gesprächsfiuß durch die längere Laufzeit nicht wesentlich beeinträchtigt wurde, so daß der Fernsprechverkehr über Synchronsatelliten eingeführt werden konnte. 73.

Echo

Die Signallaufzeit über einen Synchronsatelliten beträgt rund 300 msec in einer Übertragungsrichtung. Zum jeweiligen Sprecher kommt sein eigenes Wort als Echo in der doppelten Zeit zurück. Ein Echo aber, das nach etwa 600 msec erst zum Sprecher zurückkommt, hält dieser für eine Bemerkung des Gesprächspartners. Es wurden deshalb neue Echosperren den genannten Mangel beseitigen sollen.

466

entwickelt, die Bei den neuen

Fernmelde-Satelliten

— —

Maximale

Ausleuchtung der Erde Synchronsatelliten

durch

3

Kquatorlale

S

Breitengrade

ä

Bild3.

Wr Bild4.

30*

x

Ausleuchtebereich

satelliten

HS eines

bei 280

0

45 Längengrade

äquatorialen

West

Synchron-

467

Fachbeiträge

PR

FQ

a

5% Torus

/a 2, ar

1

AD Kegel

= Ablage

a) Bild5.

b)

d

Charakteristische Diagramme von Satellitenantennen 5a) Rundstrahldiagramm 5b) toroidförmiges Diagramm 5 c) kegelförmiges Diagramm

Echosperren werden die Echoströme, die von den Gabeln an den Enden einer Fernsprechverbindung und von den Reflektionsstellen zwischen diesen und den Teilnehmerapparaten zurückfließen, so stark gedämpft, daß sie den jeweiligen Partner nicht mehr stören. Die Echosperren werden von den Sprachsignalen gesteuert.

8. Lagestabilisierung Die Senderenergie eines Satellitensenders soll möglichst gerichtet auf die Erde abgestrahlt werden. Das wird erreicht, wenn der Satellit in seiner Lage stabilisiert ist und die Antenne des Satelliten die Erdoberfläche entweder voll oder teilweise ausleuchtet. Bekannt sind drei Antenneneigenschaften (Bild 5): a) Isotrop abstrahlende Antenne wie bei Telstar und Relay; dabei geht der größte Teil der Satellitenstrahlung verloren (Bild 5a).

468

Fernmelde-Satelliten b) Antenne mit toroidförmiger Abstrahlung (PancakeDiagramm); dabei ist der Öffnungswinkel so gewählt, daß der Torusmantel die Erde einschließt (Bild 5b). c) Antenne mit kegelförmiger Abstrahlung; dabei wird die Kegelöffnung so gewählt, daß der Kegelmantel die Erde einschließt (Bild 5c). Die Antennengewinne, die gegenüber der isotrop abstrahlenden Antenne (Bild5a) erzielt werden, sind im Bild6 für toroidförmige Abstrahlung und kegelförmige Abstrahlung angegeben.

(di) 15

70

TUT

20 G

0

70.000

L

i

23900

360

mi

hfke)

#0000

Bild6. Gewinn G einer Satellitenantenne (Kegel- oder Pancake-Diagramm) abhängig von Flughöhe h

Die Lage eines stabilisiert werden. Die passive lisierung und

Satelliten

kann

Stabilisierung läßt Spinstabilisierung

passiv

oder

der

aktiv

sich in Dreiachsenstabiunterteilen.

Zur Dreiachsenstabilisierung wird bemerkt, daß die Gravitationskraft der Erde mit dem Quadrat des Abstandes vom Erdmittelpunkt abnimmt. Dadurch wirken auf einen nicht kugelförmigen Satelliten verschiedene Kräfte, die selbst bei kleinen Kräfteunterschieden ein Drehmoment beim Satelliten auslösen, und zwar so, daß sich

469

Fachbeiträge die Achse mit dem kleinsten Trägheitsmoment auf Erde ausrichtet. Durch eine bestimmte Formgebung Satelliten

ist

es

demnach

möglich,

dieses

die des

Richtmoment

zur Stabilisierung des Satelliten zu benutzen. Der kritische Teil dieses Systems liegt in der Dämpfung der Schwingungen, die der Satellit im Weltraum um seine örtliche Vertikale ausführt, Die Schwingungen können so stark

sein,

daß

sich

der

Satellit

überschlägt.

Es

werden

lange ausschiebbare Stahlbänder, die zunächst im Satelliten aufgerollt sind, als Balancierstangen benutzt. Damit sollen große Trägheitsmomente um die 3 Hauptachsen des Satelliten

länger zeitig bahn

sein

erzielt

werden.

können,

Die

werden

Stahlbänder,

durch

die

30m

Fernsteuerung

und

gleich-

ausgefahren, wenn der Satellit in seiner Umlaufdurch eine eingebaute, von der Erde aus schaltbare

Magnetspule in eine vertikale Anfangsausrichtung gebracht wurde. Kommt ein Balancierstab aus irgend einem Grund aus dem Gleichgewichtszustand zur Erde, so würde er im Weltraum ungedämpfte Pendelbewegungen um die Ruhelage ausführen. Die Pendelbewegungen werden jedoch durch magnetische Hysteresisverluste, die von der Amplitude der Schwingung abhängig sind, gedämpft. Die Stabilisierung mit Hilfe eignet sich wahrscheinlich am liten in mittleren Flughöhen.

des Schwerefeldes der Erde wirkungsvollsten für Satel-

Sotellitenbahn ı Hlugbahn

Düse für beschwindigkeitskorrektur in der Bahnebene

| Jüse für Spinrichtungs| Bild ?.

470

Spinstabilisierter Satellit zur Flugbahn und

und Bahninklinationskorrektur

mit Spinachse Hilfsdüsen

senkrecht

Fernmelde-Satelliten Mit Hilfe der Spinstabilisierung kann eine Satellitenachse senkrecht zur Bahnebene ausgerichtet werden. Die Antenne wäre dann nur noch um diese eine Achse zu schwenken, um eine ständige Erdorientierung der Abstrahlrichtung zu erreichen (Bild7). Die Satellitenachse, die gleichzeitig die Spinachse darstellt, wird durch eine Düse am Satelliten senkrecht zur Bahnebene gehalten. Mittels Pulsbetrieb dieser Düse läßt sich die Spinachse bzw. Satellitenachse in Abhängigkeit von der Phasenlage des Schubpulses in die gewünschte Richtung kippen. Bei der aktiven Lagestabilisierung werden Infrarotdetektoren (Sensoren) benutzt. Sie stellen die Ablage der Satellitenachse aus der Erdrichtung fest und steuern Gasdüsen, Schwungräder oder andere Drehmomentgeber solange, bis Ablage der Satellitenachse aufgehoben ist. Durch die aktive Stabilisierung kann der Satellit sehr genau ausgerichtet werden. Dennoch läßt sich diese Art der Stabilisierung nur schwer realisieren. Zuverlässigkeit und Lebensdauer sind heute noch ungünstiger als bei passiven Lageregelsystemen. 9. Satellitenantennen Satellitenantennen sollen die Senderenergie vornehmlich mit großem Gewinn auf die Erdoberfläche strahlen. Hohe Antennengewinne lassen sich erzielen, wenn keulenförmige Antennendiagramme benutzt werden. Bei Satelliten mit Spinstabilisierung erreicht man dieses Ziel, wenn man die aus einer Anzahl von symmetrisch zur Spinachse des Satelliten angeordneten Elemente der Antenne mit der Spinfrequenz des Satelliten gruppenweise so schaltet, daß sich immer das gewünschte zur Erde zeigende keulenförmige Antennendiagramm ergibt. Ein anderes Verfahren besteht darin, daß man die Satellitenantennen, die z.B. aus Parabol- oder Hornstrahlern bestehen können, und die zusammen auf einer Plattform montiert sind, entgegen der Hauptstrahlrichtung der Satellitenspinbewegung einen Gegenspin durchführen läßt. Der Antennengewinn wächst mit zunehmender Bündelung. Die Bündelung ist um so stärker, je höher der

aTı

Fachbeiträge

20 (Grac)

(OR 4

\

l

} Ryien 5

N

a

4

T N

0 30

2 |———

I

nt

”

u —

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I

lt

I

0

10000

L

20000

|

30000

—-J

I

h (km)

#0000

Bild 8. Größte erforderliche Halbwertsbreite der Satellitenantenne 2a in Abhängigkeit von der Flughöhe h

Satellit die Erde umkreist. Bild8 zeigt das Verhältnis der Bündelung zu der Flughöhe des Satelliten. Der Gewinn einer Projektionsfläche auf beträgt angenähert: G

=

B

Der

m

a

45 —20log2(a+9)

(4)

Halbe Strahlbreite der Satellitenantenne Sicherheit gegenüber se, weil Stabilisierung telliten nicht extrem genau eingehalten kann (# z.B. +1,0°, Bild 5c).

Winkel =

Richtantenne eines Satelliten, deren den Erdmittelpunkt ausgerichtet ist,

arc

«a ergibt T sinn

sich

zu:

+h R

R = Erdradius 6400 km h = Flughöhe des Satelliten Synchronsatelliten) bei Synchronsatellit „ 9°

472

des Sawerden

(z.B.

35700

km

beim

Fernmelde-Satelliten Bei einem Synchronsatelliten mit einer Antennenhalbwertsbreite von 2a = 18° kann demzufolge der Gewinn der Satellitenantenne bis zu 20 dB betragen. Noch größere Antennengewinne lassen sich nur dann noch erreichen, wenn die Antennenhalbwertsbreite 2a beträchtlich verringert wird. Bei 2a = 5° (Ausleuchtebereich für Europa) könnte z.B. ein Antennengewinn von = 30 dB erzielt werden. 10. Temperaturregelung

im

Satelliten

Satelliten sind auf ihren Umlaufbahnen einem zeitlich und örtlich veränderlichen Wärmefeld ausgesetzt. Die Wärme resultiert aus der Sonneneinstrahlung und der thermischen Eigenstrahlung der Planeten. Auch im Satelliten selbst befinden sich Wärmequellen. Der den Satelliten umgebende Raum besitzt etwa eine Temperatur von 4°K, Durch passive oder aktive Systeme kann die Temperatur im Satelliten geregelt werden. Das passive System benutzt zur Regelung keine mechanischen Hilfsmittel. Bei spinstabilisierten Satelliten wird durch die ständige Umdrehung des Satelliten um die Hauptachse erreicht, daß die Temperatur an der Oberfläche des Satelliten ausgeglichen wird. Satelliten z.B. mit Schwungradstabilisierung oder solche, die mit Hilfe des Schwerefeldes der Erde stabilisiert werden, benötigen demgegenüber einen geeigneten Wärmeübergang von der heißen, der Sonne ausgesetzten Seite, zur entgegengesetzten kalten Seite. Die Eigenschaften der Satellitenbaustoffe (Rahmen usw.) spielen eine entscheidende Rolle in bezug auf das Vermögen, Wärme abzustrahlen, zu speichern oder zu leiten. Es gibt mehrere aktive Regelsysteme, die teilweise schon erfolgreich in Forschungssatelliten ausprobiert wurden. Die Regelung ist immer dann wichtig, wenn für die Innenternperatur nur eine geringe Toleranz um einen gewünschten Mittelwert zugelassen ist. Es gibt folgende Verfahren:

473

Fachbeiträge a)

Klappen mit verschiedener Oberflächenabstrahlung der Oberfläche des Satelliten, b) Gasumwälzung durch einen Ventilator, c) Flüssigkeitsumlauf durch Rohre, d) Kühlung durch Wasserverdampfung.

auf

Die aktive Temperaturregelung bedarf zusätzlicher Hilfseinrichtungen, wie z.B. Termperaturfühler. 11. Betrieb

der Erdefunkstelle

Raisting

über INTELSAT

III

Durch den Start des neuen Satellitentyps INTELSAT III im Dezember 1968 mußte die Erdefunkstelle Raisting vorher teilweise geändert und umgebaut werden. Die Station 1 erhielt Geräte für einen Vielfachsendeträger für 5 Verkehrsbeziehungen und entsprechende Geräte für 5 Empfangsträger. Außerdem wurden neue Geräte für Fernsehübertragungen eingebaut. Dies war notwendig, weil INTELSAT III für den gleichzeitigen Mehrfachzugang vieler Erdefunkstellen geeignet ist. Der Satellit verarbeitet ein 500 MHz breites Frequenzband. Für die Erdefunkstellen mußten daher ebenfalls neue breitbandige Vorverstärker entwickelt werden. In Raisting wurde dafür ein parametrischer Vorverstärker eingesetzt, der mit flüssigem Helium gekühlt wird und eine Eigenrauschtemperatur von etwa 10°K sowie eine Verstärkung von 40 dB besitzt. Im September 1967 wurde mit dem Bau einer 2. Antennenanlage begonnen. Sie ist für den Betrieb über INTELSAT III ab Herbst 1969 vorgesehen. Diese Antennenanlage

wird

im

Gegensatz

zur

Station

1,

die

ein

Schutzradom besitzt, ohne Radom betrieben. Die Station2 soll weitgehend vom Zentralgebäude aus fernbedient werden. Zur Antennenanlage ohne Radom hatte man sich entschlossen, um den hohen Rauschanstieg von 4,5dB bei mittleren Regenmengen von etwa 6mm pro Stunde, der in Raisting während 0,35% der Zeit eines Monats auf(ritt, zu vermeiden.

474

Fernmelde-Satelliten 12. Deutsch-französischer Fernmeldesatellit Symphonie Am

6.6.1967

wurde

in

Paris

ein

Regierungsabkommen

zwischen Frankreich und der Bundesrepublik Deutschland über die Zusammenarbeit beider Länder bei Bau, Start und Nutzung eines experimentellen Fernmeldesatelliten rnit dem Namen Symphonie unterzeichnet. Symphonie soll ab Ende 1972 für- experimentelle Fernmeldeversuche zur Verfügung stehen. Der etwa 170 kg schwere Satellit soll mit einer ELDO-Trägerrakete EUROPA II von der französischen Startbasis in Guayana in eine äquatoriale synchrone Umlaufbahn ın 35 700 km Höhe gebracht werden. Für das Projekt wurden ein Direktionsrat und ein Exekutivausschuß gegründet, in denen beide Länder gleich stark vertreten sind. Vom Direktionsrat werden die allgemeinen Richtlinien für das Projekt aufgestellt, Entscheidungen gefällt und das Projekt überwacht. Der Exekutivausschuß hat das Projekt Symphonie technisch und finanziell abzuwickeln. Die Deutsche Bundespost ist in beiden Gremien vertreten und wird sich an den Übertagungsversuchen beteiligen. 13. Fernsehverteil- und Fernsehrundfunksatelliten Seitdern die genaue Placierung eines künstlichen Erdsatelliten in eine quasistationäre Umlaufbahn um die Erde und seine Positionsregelung für einen vorgegebenen Bereich beherrscht werden, zeichnen sich für Satelliten eine Reihe von weiteren Anwendungsmöglichkeiten ab. So bietet sich z.B. die Fernsehprogrammversorgung von terrestrischen Fernsehsendern oder von Fernsehheimempfängern durch Satelliten an. Daran knüpft sich jedoch die Forderung, anstelle leistungsstarker Erdefunkstellen mit Großantennen und aufwendigen Spezialempfängern einfachere Empfangsstationen mit kleineren Antennen einzusetzen und dafür im Satelliten einen erheblich größeren Aufwand für Stromversorgung und Senderleistung zu treiben.

475

Fachbeiträge Satelliten, die für die Fernsehprogrammverteilung an terrestrische Fernsehrundfunksender gedacht sind, werden z.B. dort von Bedeutung sein, wo ein großes Gebiet mit

einem

gemeinsamen

Fernsehprogramm

versorgt

wer-

den soll, aber die Herstellung der Verbindungen zwischen dem Studio und den einzelnen Fernsehrundfunksendern Schwierigkeiten bereitet oder zu teuer ist. Für die unmittelbare Fernsehprogrammversorgung von Heimempfängern ist der Einsatz von sogenannten Fernsehrundfunksatelliten erforderlich. Für bestimmte Gebiete der Erde könnten dadurch terrestrische Fernsehsender mit dem dazugehörigen Netz von Fernsehmodulationsleitungen entlastet oder eingespart werden. Ein Fernsehverteilsatellit soll also Programmaustauschleitungen oder Modulationsleitungen zwischen Studio und Sender ergänzen oder ersetzen. Da keine Exklusivfrequenzen für breite Bänder zur Verfügung stehen, ist die Auswahl der Übertragungsfrequenz für die Funkstrecke Satellit — Empfangserdefunkstelle besonders schwierig. Ein Betrieb im 4-GHz-Bereich, der vom festen Funkdienst mitbenutzt wird, ist denkbar, wenn die vielschichtigen Probleme beachtet werden, die durch eine gemeinsame Benutzung dieses Frequenzbandes entstehen. Die Hauptfaktoren, die beachtet werden müssen, wenn Frequenzen »gemeinsam benutzt werden, sind: a)

Begrenzung der Satellitensendeleistung in bezug auf die vom CCIR auf der Erde in einem beliebigen 4-kHzBand zugelassene Leistungsflußdichte. b) Verwendung einer Trägerenergieverwischung besonders für die Funkstrecke Satellit — Erde. c) Es muß eine Antenne für die Empfangserdefunkstelle benutzt werden, die wegen möglicher störender Beeinflussungen durch den terrestrischen Richtfunk möglichst große Nebenzipfel- und Rückdämpfungen besitzt. Für Fernsehverteilsatelliten, deren Antennen Halbwertsbreiten von 5° (für Ausleuchtung von Europa) besitzen, sind

im

4-GHz-Bereich

Satellitensenderleistungen

von

rund 15 bis 25 Watt erforderlich. Die notwendige Stromversorgung, die den Bedarf für Telemetrie- und Komman-

476

Fernmelde-Satelliten doeinrichtungen sowie usw. mit einschließt, 150 Watt liegen. Dafür

für raumfahrttechnische Aufgaben wird in der Größenordnung von sind Sonnenzellen geeignet.

Fernsehrundfunksatelliten sind für die unmittelbare Versorgung der Heimempfänger mit Fernsehprogrammen einschließlich Begleitton bestimmt. Damit der Empfang ohne wesentlichen zusätzlichen Aufwand für die Heimempfänger möglich ist, müßten Modulationsverfahren und Übertragungsfrequenzen wie im terrestrischen Ton- und Fernsehrundfunk benutzt werden. Die Fernsehbänder I und III sind wegen der kosmischen Geräusche für den Satellitenfunk nur sehr schlecht geeignet. Außerdem sind diese Bänder durch terrestrische Sender so dicht belegt, daß es unmöglich scheint, für den Fernsehrundfunk durch Satelliten Kanäle frei zu bekommen. Eine gemeinsame Frequenzbenutzung mit terrestrischen Sendern ist nicht möglich. Auch in den Bereichen IV/V, die für den Satellitenfunk etwas besser geeignet sind, besteht wahrscheinlich nur wenig Aussicht — z.B. durch Verbreiterung des Bandes — Kanäle frei zu bekornmen. Der Übertragungsbereich von 2 bis 6GHz ist in bezug auf atmosphärische Absorption und Regendämpfung am günstigsten. Wegen der dichten Belegung durch den terrestrischen Richtfunk muß aber auf diese Frequenzen verzichtet werden. Es sollte möglich sein, für Fernsehverteil- und Fernsehrundfunksatelliten Exklusivfrequenzen zu sichern. Fernsehrundfunksatelliten werden in erster Linie für solche bewohnten Gebiete in Frage kommen, die entweder noch keine Fernsehversorgung besitzen oder deren Einbeziehung in ein terrestrisches Fernsehversorgungsnetz schwierig ist und viele Kosten verursacht. Obwohl in Europa die sprachlichen Unterschiede ein erhebliches Hindernis für eine gemeinsame Fernsehversorgung darstellen, werden für dieses Gebiet Fernsehrundfunksatelliten für die Übertragung von Sportver-

477

Fachbeiträge anstaltungen und aktuellen Sendungen stets nützlich sein. Hierbei wird es schließlich überflüssig, die verschiedenen mitübertragenen Sprachen zu synchronisieren. 14. Schlußbemerkung Fernmeldesatelliten sind heute ein fester Bestandteil unserer Fernmeldeübertragungsmittel. Fernmeldesatelliten der INTELSAT-Serie, die z.B. für den überseeischen Atlantik-Verkehr eingesetzt sind, haben ihre Aufgaben bisher außergewöhnlich gut und sicher erfüllt. Ihre Gleichwertigkeit zu Seekabeln ist unbestritten. Dennoch bleibt für Ingenieure und Wissenschaftler ein genügend großes Betätigungsfeld, um Fernmeldesatelliten noch

wirtschaftlicher,

vollkommener

und

noch

sicherer

zu

bauen und zu betreiben. Neben weltweiten Übereinkommen über das Nutzbarmachen von Fernmeldesatelliten bestehen auch innerhalb Europas bereits Verträge und Absprachen, die auf die regionale oder nationale Verwendung von Fernmeldesatelliten abzielen. So interessieren z.B. für Europa insbesondere Fernsehverteil- und Fernsehrundfunksatelliten. Beides sind also Satelliten, die dafür bestimmt sind, dem anspruchsvollen Rundfunkund Fernsehpublikum noch größere Perspektiven zu eröffnen. 15. Schrifttum: [1]

478

K. Bergmann: lag Schiele &

Lehrbuch der Schön, Berlin

Fernmeldetechnik. 1968.

Fachver-

Stromversorgung

Anwendung der Halbleitertechnik in der Fernmeldestromversorgung Bearbeiter:

Dietmar

Schön

1. Grundbegriffe der Regelungstechnik Die neuzeitlichen Fernmeldesysteme benötigen zum Einhalten ihrer Kennwerte eng tolerierte Betriebsspannungen, da einmal die Kennwerte geringere Toleranzen enthalten, zum andern die Betriebsparameter von Halbleiterbauelernenten stärker von der Betriebsspannung beeinflußt werden als z.B. die von Röhrenverstärkern. Die Energie, die aus dem öffentlichen Netz oder einem Speicher (z.B. einer Akkubatterie) entnommen wird, muß daher zunächst geregelt und umgeformt werden. Die hierbei erforderliche Stabilisierung der Spannung läßt sich in den Stromversorgungseinschüben nur unter Verwendung von Halbleiterbauelementen erreichen. 11.

Der

Regelkreis

Der Regelkreis ist der aus Fühler — Vergleichsstufe — (Verstärker) Stellglied — Fühler gebildete Wirkungskreis (s. Bild1). Drei Flüsse durchsetzen den Regelkreis teilweise oder ganz: Der Nutzenergiefluß tangiert den Regelkreis auf der Strecke Stellglied — Fühler, der Hilfsenergiefluß zwischen Vergleichsstufe (Verstärker) und Stellglied. Im Gegensatz hierzu durchsetzt der Signalfluß den gesamten Regelkreis. Der Fühler erzeugt eine (analoge oder digitale) Information aus dem Istwert. Die Vergleichsstufe bildet hieraus durch Subtraktion vorn Sollwert die Stellgröße. Letztere wird direkt oder, wenn die Leistung nicht ausreicht, über den Regelverstärker dem Stellglied zugeführt, welches durch die Beeinflussung des Energieflusses den Regelkreis schließt. Das vom Stellglied auf den Energiefluß aufmodulierte Signal wird im Fühler wieder abgenommen und erneut in den Regler (Definition siehe 1.3. und Bild 3) eingespeist. Hier wirkt es als Gegen-

479

Fachbeiträge

Eingang

Stellglied

Regelgröße Fühler

{SH

a MI]

Ausgang, Ta

Regelverstärker | Bild 1. Regelkreis

kopplung.

Wird

der

instabil

führungsgröße w

(dick ausgezogen)

Nachrichtenfluß

der

Regler

und

12.

Energieflüsse

läuft

in

unterbrochen,

eine

Endstellung.

so wird Je

nach

Lage der Unterbrechung kann dies die untere oder obere Endstellung sein. Auf diese Eigenschaft des Reglers muß bei der Auslegung der Anlage geachtet werden, z.B. muß eine Schutzschaltung vorgesehen werden, wenn ein Hochlaufen des Reglers die nachgeschalteten Bauelemente gefährdet. Wie schon unter 1.1. erwähnt, müssen zwei Energieflüsse unterschieden werden, der Nutz- und der Hilfsenergiefluß. Die Hilfsenergie kann getrennt zugeführt oder an geeigneter Stelle dem Regelkreis entnommen werden (s. Bild2). Bei getrennter Zuführung sind geeignete Maßnahmen für den Fall des Ausbleibens der Hilfs-

Nufzenergie[91

La

MI

Nufzenergie,

Hilfsenergie Bild 2. Energieflüsse

480

im Regelkreis

Stromversorgung energie vorzusehen, z.B. Abschalten des Regelkreises. Dagegen ist bei Entnahme der Hilfsenergie aus dem Regelkreis das Verhalten des Reglers beim Einschalten und unter Grenzbedingungen (z.B. beim Ausgangskurzschluß) zu beachten. Der Nutzenergiefluß wird in der Regeleinrichtung ausgeregelt. Das bedeutet in jedem Falle eine Verringerung des Flusses. Beim Verlustregler geht hierbei ein Energie verloren, während der Schaltregler einen

Energie 13.

durch

Der

Unterbrechen

des

Stromkreises

Teil Teil

der der

zurückweist.

Regler

Unter der Bezeichnung Regler soll hier nicht, wie im allgemeinen Sprachgebrauch, die gesamte Regeleinrichtung verstanden

Normblatt

forderlichen

(s. Bild 3). Die

wirken

Form

werden,

DIN

ist

des

Regler

der

in

der

Einrichtungen

Kennlinie

von

sondern

19226

mit

Reglers

und

Übereinstimmung

Zusammenbau

Ausnahme wird

Stellglied

durch

bestimmt.

Propoertional-(P-)Regler.

der

des das

mit

hierzu

dem

er-

Stellgliedes

Die

Zusammen-

einfachste

Nachteilig

am

P-Regler ist seine bleibende Abweichung vom Sollwert. Durch Einschalten eines integrierenden Gliedes erhält man einen I-Regler. Bei diesem ist jedern Wert der Regelgröße eine bestimmte Änderungsgeschwindigkeit des Stellgliedes

zugeordnet.

Er

Stellglied

hat

keine

bleibende

Abweichung

mm

Bild 3. Regler und Stellglied

31 Fernmelde-Praxis

481

Fachbeiträge

x

a)

x

d

Le

x |

)

Le

Ze

\,I-Anteil

Bebende Anechh

t

1 D-Aeit, ?

t

Bild 4. Reglerkennlinien a) P-Regler, b) I-Regler, c) ID-Regler wie

der

P-Regler.

Nachteil

Regelgeschwindigkeit. Bei

Regelkreisen,

die

eine

des

I-Reglers

sogenannte

ist

seine

Totzeit

geringe

enthalten,

d.h. in denen das Stellglied nicht sofort die Ausgangsgröße verstellen kann, läßt sich das dynamische Verhalten durch das Hinzuschalten eines differenzierenden Gliedes verbessern

(ID-Regler).

Dadurch

wird

Reglers verursacht, der bei richtiger mierung) die Totzeit kompensiert. 14.

Das

ein

„Vorhalt“

Einstellung

des

(Opti-

Stellglied

Das Stellglied ist der Teil der Regelstrecke, in dem die zu regelnde Größe beeinfiußt wird. Je nach der Art des Stellgliedes unterscheidet man kontinuierliche und Zweipunkt-Regler. 141. Die

Verlustregler kontinuierliche

Regelung

von

elektrischer

Leistung

ist mit erheblichen Verlusten verbunden. Man spricht daher von Verlustreglern. Alle Regler, die als Stellglieder veränderbare Wirkwiderstände benutzen, gehören zu dieser Gruppe (z.B. Feldregler mit Stellwiderständen, Kohledruckregler, Regler mit ungetakteten Längstransistoren). Der Regler mit Längstransistor hat in letzter Zeit besonders für kleine Leistungen und kleine Regelhübe an Bedeutung gewonnen. Sein Hauptvorteil ist die hohe Stellgeschwindigkeit und das Fehlen von Totzeiten, d.h. das

482

Stromversorgung

Ze

4

Y

et Bild 5. Transistorstellglied

Stellglied kann zu jedem beliebigen Zeitpunkt in beliebiger Richtung verstellt werden. Hierdurch ist es möglich, Sprünge der Eingangsspannung sehr schnell auszuregeln. 142.

Zweipunkt-Regler

Der Zweipunkt- oder Schaltregler (s. Bild 6) schaltet die Nutzenergie periodisch ein und aus. Die Verlustleistung im Schaltglied ist um so kleiner, je schneller die Umschaltung erfolgt. Bei einem Transistor-Stellglied, das sich nur in der Art der Ansteuerung von dem für den Verlustregler

unterscheidet,

sinkt

die

Verlustleistung

mit

der

Flankensteilheit der Schaltimpulse. Um einen kontinuierlichen Energiefluß zu erhalten, muß vor und hinter dem Stellglied je ein Speicher vorgesehen werden. Als Ausgangsspeicher

kann

man

z.B.

eine

Induktivität

den, die längs in den Stromkreis geschaltet Öffnen des Stromkreises erzeugt diese eine

o—

Te 28.600

Tiefi ‚efpaß

=

L

. Tiefpaß

verwen-

wird. Beim Induktions-

Kennlinienumschalfung I

fe!

ot

a 28.247

©

Bild 6. Zweipunkt-Regler

31*

483

Fachbeiträge spannung, die die Freilaufdiode F im Bild 6 aufsteuert und die in der Induktivität gespeicherte Energie dem Verbraucher zuführt. Durch diese Energierückgewinnung aus dem Speicher lassen sich mit dem Zweipunkt-Regler große Übersetzungsverhältnisse Upingang : U pusgang bei annehmbarem Wirkungsgrad erreichen. Beim Zweipunkt-Regler wird die Höhe der Ausgangsspannung durch das Verhältnis der Einschaltdauer zur Periodendauer der Schaltzyklen verstellt. Es ergeben sich drei Möglichkeiten: 1.

veränderbare Einschaltdauer bei konstanter Periodendauer (konstante Schaltfrequenz), 2. konstante Einschaltdauer bei veränderbarer Periodendauer und 3. veränderbare Einschaltdauer bei sich gegenläuflg ändernder Periodendauer. Bei bisher ausgeführten Geräten wurden meist die Lösungen 1 oder 2 angewandt.

S_

a

1

J

ı

ı

m

t Bild 7. Spannungs-Zeit-Diagramm

des Zwelpunkt-Reglers

15. Der Regelverstärker Dort, wo die Ausgangsleistung der Vergleichsstufe nicht ausreicht, um das Stellglied direkt auszusteuern, werden Regelverstärker eingesetzt. Hierbei handelt es sich meist um temperaturstabilisierte Gleichstromverstärker. Die Periodendauer der oberen Grenzfrequenz des Verstärkers muß um etwa 2 Zehnerpotenzen kleiner sein als die Stell-

484

Stromversorgung zeit der Regeleinrichtung, sonst kann wegen des Tiefpaßverhaltens ein Überschwingen auftreten. Diese Forderung ist mit den heutigen Halbleiterbauelementen jedoch meist leicht erfüllbar. Die Anforderungen an Linearität und Klirrdämpfung des Regelverstärkers sind meist gering, so daß auf Gegenkopplung im allgemeinen verzichtet wird. Bei sehr großen Verstärkungsfaktoren kann die Wanderung des Nullpunkts (Nullpunktdrift) des Gleichstromverstärkers stören. In diesen Fällen setzt man TransistorWechselrichter (Chopper) und Wechselstrom-Verstärker mit

phasenabhängigem

Gleichrichter

nannten Chopperverstärkern kompensiert. 2.

wird

ein.

die

In

Drift

diesen

soge-

selbständig

Beispiel für ausgeführten Stromversorgungseinschub mit Gleichspannungswandler und Verlustregler

Dort, wo nur ein geringer Unterschied zwischen Eingangsspannung und Ausgangsspannung besteht, oder wo die Spannung aus anderen Gründen (Potentialfreiheit) umgesetzt werden muß, hat der Verlustregler seine Vorteile. Als Beispiel sei hier ein Stromversorgungseinschub 60V-/ 2X30V- für Telegrafleeinrichtungen genannt. Er arbeitet mit einem Wechselstrom-Zwischenkreis und Transistorwechselrichter. Da die Wechselrichterfrequenz unkritisch ist, genügt hier eine selbststeuernde Schaltung mit einem Sättigungsübertrager.

Bild 8. Wechselrichterteil

485

Fachbeiträge 21.

Wechselrichterteil

Die Wirkungsweise des Wechselrichters (s. Bild 8) ist folgende: Der positive Pol der Eingangsspannung liegt an der Mitte des Transformators Trl und gelangt über dessen Wicklungen an die Kollektoren der Schalttransistoren Tl, T2. Der Strom über Ri verzweigt sich in Tr2 zu den Basen der beiden Transistoren Ti und T2, da die Diode Di sperrt. Diese Basisströme steuern die Transistoren

auf. In den beiden Wicklungshälften nächst kleine Ströme, da der Strom

von Tri fließen zuüber Ri nicht aus-

reicht, die Transistoren voll durchzusteuern. Infolge unvermeidlichen Unsymmetrien in der Schaltung wird

Wicklungszweig einen induzierte Spannung Primärwicklung

von

der ein

größeren Strom führen, so daß eine über den Widerstand R2 auf die

Tr2

gelangt.

Der

hierbei

auftretende

Strom durch die Primärwicklung verursacht u.a. einen Sekundärstrom, der den Transistor mit dem höheren Strom voll aufsteuert. Angenommen, dieses sei der Transistor Ti, so fließt der Sekundärstrom von Tr2 über die Basis-Emitterstrecke von Tl, steuert diesen voll auf und über die Diode Di zurück zur Mitte von Tr2. Die Spannung an der anderen Hälfte der Sekundärwicklung von Tr2 sperrt T2, so daß dessen Kollektorstrom zu Null wird. Hierdurch wächst die Potentialdifferenz an den Abgriffen 2 und 4 von Trl. Der hierdurch entstehende Strom über R2 und Tr2 verursacht eine Gegenspannung in der Primärwicklung von Tr2, welche den Strom zu schwächen versucht. Durch das längere Anstehen dieser Spannung steigt auch die Sättigung im Kern von Tr2, da eine Spannung nur durch eine Flußänderung entstehen kann. Verwendet man für Tr2 ein Kernmaterial mit einer rechteckförmigen Magnetisierungskurve, so tritt die Sättigung sehr plötzlich ein. Das hat zur Folge, daß die Sekundärspannung (wie auch die primäre Gegenspannung) plötzlich wegfällt, so daß der Transistor T1 schließt. Die Induktionsspannung an Trl, die durch das Sperren von Ti entsteht, führt zu einer Strom- und Spannungsumkehr an Tr2. Deshalb fließt jetzt Basisstrom über T2, so daß dieser durchschaltet. Jetzt wiederholt sich der oben beschriebene Ablauf mit vertauschten Rollen.

486

Stromversorgung Bei dieser Schaltung wird durch den Widerstand R2 und die Wahl der Abgriffe an Tri die Frequenz eingestellt. Bei der Ausführung der Schaltung ist zu beachten, daß in der stromlosen Wicklungshälfte von Tri eine Spannung induziert wird, die die Eingangsspannung aufstockt. Da diese so groß wie die Spannung an der stromführenden Wicklungshälfte ist, muß der jeweils gesperrte Transistor bei doppelter Betriebsspannung noch sicher gesperrt bleiben. Die abgegebene Wechselspannung hat Rechtecksform. 22.

Gleichrichterteil

Die Sekundärspannung schaltung gleichgerichtet geglättet

(s.

Bild 9).

Die

von und

Trl mit

Hüllkurve

wird dem

in einer GraetzKondensator Ci

einer

gleichgerichteten

Rechtecksspannung mit unendlicher Flankensteilheit ist eine Gerade, so daß bei einer solchen Spannung theoretisch gar keine Siebmittel erforderlich wären. Die verbleibenden Einbrüche rühren von der endlichen Flankensteilheit und von Trägheitserscheinungen in den Halbleitergleichrichtern her. Wie bereits unter 1. ausgeführt, trägt der nachgeschaltete Verlustregler mit zur Glättung der Ausgangsspannung bei, so daß der Kondensator allein als Vorsiebung im Gleichrichterteil ausreicht.

1

7% IL

67

Bild 9. Gleichrichterteil

23.

Der

Reglerteil

Als Regler wird ein reiner Verlustregler verwendet (s. Bild 10). Die Ausgangsspannung des Gleichrichterteils ist so bemessen, daß sie bei der tiefsten vorkommenden Eingangsspannung und Vollast um einen geringen Betrag über der Ausgangsspannung der gesamten Einrichtung

487

Fachbeiträge

Bild 10. Reglerteil liegt. Der Zuschlag muß so gewählt werden, daß die Emitter-Kollektor-Restspannung des Längstransistors noch während der durch die Welligkeit verursachten Tiefstwerte der Eingangsspannung verfügbar ist. Bei normaler und hoher Eingangsspannung wird die überflüssige Spannung im Längstransistor T3 abgebaut. Die hierbei auftretende Verlustleistung ist gleich dem Produkt aus Spannungsdifferenz und Stromstärke. Der Regler steuert bei Kurzschluß der Ausgangsklemmen den Längstransistor voll durch, so daß z.B. eine Sicherung zum Auslösen gebracht wird, jedoch ist hierbei die während des Aufsteuerns im Längstransistor anfallende Leistungsspitze zu berücksichtigen. Die Z-Diode (Zenerdiode) D2 erzeugt die Führungsgröße des Reglers. Eine Diode mit leicht positivem Temperaturkoeffizienten (TK) bringt hier Vorteile, da er den negativen TK der Vergleichsstufe kompensiert. Die Diode soll daher hinsichtlich eines geeigneten TK ausgewählt werden. Die Höhe der Z-Spannung (Zenerspannung) ist unkritisch, wenn der Fühlerspannungsteiler (R4 und R5) entsprechend ausgelegt wird. Ein besonderer Widerstand zur Vorbelastung der Z-Diode ist in der gewählten Schaltung nicht erforderlich, da die Vergleichsstufe nicht stromlos wird. Der

Transistor

T5

in

der

Vergleichsstufe

wird

leitend,

wenn die Ausgangsspannung so hoch ansteigt, daß die Teilspannung am Abgriff des Fühlerspannungsteilers höher wird als die am Emitter von T5 liegende Z-Spannung. Der

488

Stromversorgung aus

zu

R4

und

R5

gebildete

hochohmig

sein,

da

er

Fühlerspannungsteiler den

Basisstrom

des

darf

nicht

Transistors

T5 aufbringen muß. Der Teiler braucht nicht temperaturstabilisiert zu werden, wenn man darauf achtet, daß beide Widerstände aus gleichem Material bestehen und dicht benachbart montiert werden, damit sie gleiche Tempera{ur

annehmen.

Teilerverhältnis gebend. Der

Nicht

ist

für

Regelverstärker

der

Widerstandswert,

mit

T4

das

Verhalten erhält

des

seine

sondern

Reglers

Jas

maß-

Basisspannung

aus dem aus R3 und der Vergleichsstufe gebildeten Spannungsteiler. Der hier angeschaltete Kondensator C2 verbessert die Siebwirkung des Verlustreglers. Der von ihm aufgenommene kapazitive Blindstrom wird verstärkt und außerdem von T3 um 180° in

dreht,

so

steht.

Hierdurch

daß

an

T3

eine

wirkt

die

induktive

in T4 und der Phase

Blindkomponente

Reglerschaltung

wie

eine

T3 ge-

ent-

Glät-

tungsdrossel. Der direkt an die Längstransistorstufe angekoppelte Regelverstärker dient dazu, den Basisstrom des Längstransistors aufzubringen. Bei Reglern kleiner Leistung kann er ganz entfallen, bei größerer Steuerleistung wird er u.U. zweistulg ausgeführt. Wenn die nachfolgende Stufe ein Germaniumtransistor ist, kann ein Ausräumwiderstand für die Minoritäts-Ladungsträger aus der Kollektor-Basisdiode erforderlich werden. Diese verursachen bei offener Basis einen Kollektor-Emitter-Reststrom, der bei unbelastetem Ausgang zum Ansteigen der Klemmenspannung führt. Der Ausräumwiderstand ist in Bild 10 gestrichelt als R6 eingezeichnet. 24. Gleichrichterund Reglerteil für weitere Ausgangsspannungen Werden, wie z.B. bei Stromversorgungseinrichtungen für Telegrafiezwecke, mehrere galvanisch getrennte Ausganesspannungen benötigt, so verwendet man den Wechselrichterteil

für

alle

Spannungen

gemeinsam

und

gibt

dem Trafo Tri für jede Spannung eine eigene Ausgangswicklung. Spannungen, die nicht geregelt zu werden brauchen,

erhalten

geregelte

nur

Spannungen

einen

ein

Gleichrichterteil,

eigener

Regler

während

erforderlich

für

ist.

489

Fachbeiträge

Einige Verfahren zur besseren Ausnutzung des Übertragungsweges beim Fernsprechen (Verminderung der Kanalkapazität, des Geräuschabstandes, der Belegungszeit) Bearbeiter:

Dr.-Ing.

Karl-Otto

Schmidt

1. Übersicht Die

bei

der

natürlichen

Sprache

vorhandene

„Redundanz“

(Überfluß) dient zur Erhöhung der „Zuverlässigkeit“, ohne den Nachrichteninhalt zu vergrößern. Unier bestimmten Voraussetzungen kann daher bei der elektrischen Übermittlung der Sprache die Redundanz herabgesetzt werden, um

an

Kanalkapazität

auf

dem

Übertragungswege

zu sparen. Bei einem einwandfreien Übertragungsweg kann man bei noch guter Verständlichkeit mit geringerem Frequenzumfang und verminderten Amplitudenumfang, also auch verringertenm Geräuschabstand, gegenüber der natürlichen Sprache auskommen. Verschiedene

Verfahren

zur

Redundanzminderung

der

Sprache vor der elektrischen Übertragung werden kurz beschrieben und gewertet. Dieses sind die Frequenzbandund Amplitudenkompressionsverfahren. Dazu kommen noch die Zeitkompressionsverfahren, die die zeitliche Redundanz bei Gesprächen, z.B. die durch Gesprächspausen freiwerdenden Zeitabschnitte zur Übertragung anderer Informationen,

z.B.

von

Zeitabschnitten

anderer

Gesprä-

che, ausnutzen. Dies geschieht beispielsweise bei dem in Abschnitt 3.5. beschriebenen TASI-Verfahren. Mit einer Schlußbetrachtung und einem Schrifttumsnachweis schließt die Arbeit.

490

Ausnutzung 2.

Die

21.

ist fl,

natürliche

lichkeit

Sprache

notwendige

und

die

der für

Kanalkapazität

Die natürliche Frequenzund

Übertragungswege eine

guie

Verständ-

Sprache und ihr Amplitudenumfang

Der Frequenzumfang der natürlichen Sprache durch die Eigenschaften der Sprachorgane bestimmt 2).

Die

Vokale

und

ihre

Umlaute

von

rund

15000

werden

durch die Stimmbänder erzeugt. Hierbei werden die den einzelnen Laut kennzeichnenden Formanten mit Hilfe der Mund-, Rachen- und Nasenhohlräume aus den obertonreichen Stimmbandgrundschwingungen gebildet. Der Frequenzbereich der Vokale und ihrer Umlaute erstreckt sich so von der Stimmbandgrundschwingung, die bei der Männerstimme etwa bei 125 Hz liegt, hinauf bis zu den Obertönen, die im allgemeinen 5000 Hz nicht überschreiten. Zur Kennzeichnung der Vokale und Umlaute genügt es, den Frequenzbereich bis etwa 2200 Hz zu erfassen, da nach den Bildern 1, 2 und 3 der größte Teil der Hauptformantgebiete in diesem Bereich enthalten ist. Die Konsonanten erfordern zu ihrer Erkennung einen größeren Frequenzumfang. So besitzen z. B. die Stoßlaute „t“ und „k“ neben Frequenzen zwischen 1000 und 3000 Hz auch noch Teiltonbereiche herunter bis zu 1Hz, während die Zischlaute wie z.B. „s“ und „sch“ eine obere

Frequenzgrenze

Hz

erreichen

(Bild4). Zur Kennzeichnung der Formantbereiche der Konsonanten ist aber eine obere Frequenzgrenze von rund 6000 Hz ausreichend. Auch bei einer oberen Frequenzgrenze von 3400 Hz .werden nach Bild3 die Hauptformantgebiete der Konsonanten zum größten Teil übertragen. Es zeigt sich allerdings, daß z.B. das „s“ und das „£“

nicht

mehr

deutlich

unterschieden

werden

können.

Der

Amplitudenumfang der natürlichen Sprache ist sehr groß, da wir einerseits mit lauten und mit leisen Sprechern rechnen müssen und andererseits die einzelnen Laute große Lautstärkeunferschiede aufweisen, wie aus Bild5 hervorgeht. So ergibt sich zwischen einem leise gesprochenen „s" und einem laut gesprochenen „a“ ein Lautstärkeunterschied von rund 65 dB.

491

Fachbeiträge

oJ1l

Diı 200

Ü

—-Zeit

a Bild1. Darstellung gesungener als Funktion der Zeit (a) und

492

L

200

%0

ılı 500

u

6590 5 1500 760 1250 Yo

L

LL 00 3700 3200 5000 Hz

| | 0 1 1ı i 250 #00 620 3950 1500 2400 3700 330 500 760 1250 1900 3200 5000 Hz

|

250

330

#00

5300

520

l

760

ah

950

1250

b

1500 2400 37 1900 3200

Frequenz

Vokale U, U, Iund 0,DBd, E als Funktion der Frequenz (b)

ao

Hz

Ausnutzung

alt

der Übertragungswege

AI

LI

So

25) 400 620 350 1500 2400 MIO 200 330 500 760 7250 100 3200 sooo Hz

oo

Zs0 400 620 950 1500 2400 3700 200 330 500 760 1250 1900 3200 5000 Hz

—--Zeit

1 200

250

330

ht

400 620 350 1500 2400 I700 500 760 1250 1900 3200 5000 Hz 3 Frequenz

493

Fachbeiträge a

0

3

Z

u

E

Mr

Z

-

ITIIIITIE

Per

Min

|

i

128

256

Bild 2.

Für

die

Sprache

sı

Frequenz

Formantbereiche

mit

wird

dem unter

ertT Tre

7024

der

2048 Hz

Vokale

(schematisch)

Fernsprechapparat Einhaltung

einer

4096

zu

übertragende

guten

Verständlich-

keit ein geringerer Frequenzund Amplitudenumfang übermittelt als bei der Unterhaltung im Raum mit natürlicher Sprache. 22. Die

Die für wendige für

einen

eine gute Verständigung Kanalkapazität Übertragungsweg

notwendige

not-

Kanalkapa-

zität ergibt sich aus den Anforderungen der zu übertragenden Nachricht. Um bei der Übermittlung von Sprache mit dem Fernsprechapparat eine gute Verständlichkeit zu erzielen, müssen im wesentlichen drei Haupterfordernisse erfüllt werden. Der übertragene Frequenzbereich muß alle Hauptformantgebiete der Vokale, Umlaute und Konsonanten soweit umfassen, daß die Laute hinreichend erkennbar und Verwechslungen weitgehend ausgeschlossen sind. Die Amplitudenstufenzahl muß einen ausreichenden Geräuschabstand gewährleisten, ohne dabei zu

494

Ausnutzung

EI

R

K 12%

Übertragungswege

HShNgMN LS F Chp

as

u0A

der

= Formantgebiele MM f € =. onen = Zur Vervollkommnung des Lautes dienende Teilfonbereiche

x

Bild 3.

=Flüsterhöhen (hier nicht besprochen)

Formantbereiche der Vokale und Konsonanten nach C. Stumpf

stimmlosen

hohe Anforderungen an den Übertragungsweg zu stellen. Die Einschwingzeiten der Geräte insbesondere bei Bandbegrenzungen und die Laufzeiten der Übertragungswege dürfen die zulässigen international vorgeschriebenen Werte (t, = 250 ms) nicht we-

495

Fachbeiträge

S

X

Q

&

MM

\ 5

nm

20

so

ne

zoo

sono

mmano Hz

u

u

ZS Q Ss

Sch

NIIAANANMN

sm @ Bild 4.

496

20

500

1000 ZOO

Wellenlinie =Zeitmarke= 1000Hz

5000 10000 Hz 5

Darstellung der Zischlaute S und Sch als Funktion Zeit (a) und als Funktion der Frequenz (b)

der

Ausnutzung

der

Übertragungswege

80

aBjHz

se

mo

200

400

800

1600

Frequenz

3200

6400 Hz 12800

Bild5. Energieverteilung der Männerund Frauenstimme ın dB/Hz: 1. laute Sprache, 2. normale Sprache, 3. leise Sprache, -—-- -— Frauenstimme, — Männerstimme

sentlich überschreiten. Zur Berechnung der für eine gute Verständigung notwendigen Kanalkapazität gehen wir von der Formel der Kanalkapazität „C“ aus. Diese lautet:

C=2-B-1bVi + S/N=B:1b(l + S/N) bits/s

m

Dabei bedeuten: C = Kanalkapazität in bits/s B = Bandbreite der Nachricht.in Hz lb Logarithmus binarius = Zweier-Logarithmus S = Sienalleistung N = Geräuschleistung (Noise) S/N = Signalleistung/Geräuschleistung = Geräuschabstand (z.B. für einen Geräuschabstand von 30 dB ist S/N = 103) bits/s = binary digits/s = Nachrichtenelemente/s im Zweiercode. Bei der Fernsprech-Übertragung wird nach den internationalen Empfehlungen des CCITT (Comit& Consultatif 32 Fernmelde-Praxis

497

Fachbelträge 700 % % & ” 60 50

Vei

4

(SFERT)

Frequenzlage nach

30 20 L) % Bild6.

7000

Satz-

2000

und

in

Hz.

a)

Vor

4000

5000 Hz 6000

Silbenverständlichkeit

Sprechwirkungsgrad Collard-Strecker,

3000

obere Bandgrenze

7

abhängig

b)

Vo

c)

Vo;

bei

von

der

günstigster

(SFERT),

d)

Vogi oberen

V5)

sowie

Bandgrenze

Frequenzlage

Sprechwirkungsgrad

nach (n

International Telephonique et Telegraphique) ein Frequenzband von 300 bis 3400 Hz festgelegt. Dies entspricht einer Bandbreite von B = 3400— 300 = 3100Hz. Nach Bild6

erhalten

wir

bei

einer

oberen

Frequenzgrenze

von

3400 Hz eine Silbenverständlichkeit V,, von rund 90 % und eine Satzverständlichkeit von 100%. Voraussetzung für diese hohen Werte ist jedoch, daß keine Verdeckung des übertragenen Frequenzbereiches durch Geräusche erfolgt. Für eine Silbenverständlichkeit von mehr als 90% muß daher der Geräuschabstand der Sprache zwischen den beiden Teilnehmern nach CCITT-Empfehlungen 50 dB betragen (S/N = 105). Nunmehr erhalten wir für die Kanalkapazität den Wert: C

= 3100 -1b(1 + 105)

=

3100 - 1b 216,5

=

51000

Diese verhältnismäßig hohe Kanalkapazität läßt der Übertragung durch verschiedene Verfahren

498

bits/s sich vor vermin-

210° „107 .

dB

0

120

0°

0

Hm

10°?

7

2:0' 10° n\

700 30

80

2

H a

am Hörer

20" Ing-®

50

-

40

20-107

30

-

zo

103

©

4 10"?

7

0

10%

DEZ

468

2

3468

Frequenz

Z

348 68

Z

Bild?7. Hörfäche und Sprachbereich beim Fernsprechen in dB/Hz an der Hörerseite (Hörer am Ohr) bei einer Gesamtdämpfung von 30 dB. Kurve a: Laute Sprache (73 dB); b: normale Sprache (65 dB); c: leise Sprache (53 dB)

.

I9P

68

Junzynusny

7ubar |

II9MmsFumdenNiagg)

3

Fachbeiträge dern, ohne daß spürbare Beeinträchtigungen der Verständlichkeit eintreten. Das Bild7 zeigt den Sprachbereich am Hörer der Teilnehmer innerhalb der Hörfläche. Diese Darstellung läßt bereits erkennen, daß zwischen dem stärksten Laut des lautesten Sprechers und dem schwächsten Laut des leisesten Sprechers bei einer oberen Bandgrenze

von

3400Hz

ein

Leistungsunterschied

von

43 dB

besteht. Die vom CCITT empfohlenen 50 dB bieten daher eine gewisse Sicherheit. Die Geräusche sind allerdings noch hörbar, ohne jedoch die Verständlichkeit zu beeinträchtigen. Vollständig unhörbar werden die Geräusche bei einem Geräuschabstand von 65dB, da sie dann unter der Hörschwelle verschwinden. 3.

Einige Verfahren zum Vermindern und des Geräuschabstandes

31.

Der

Am

ren“

Kanalkapazität

Vocoder

bekanntesten

ist

der

der

von

„Vocoder“

allen

„Sprachkompressionsverfah-

(Voice

Codes

to

Recreate).

Er

wurde von Homer W.Dudley [3, 4, 5] entwickelt. Die Grundideen des Vocoders wurden bereits in dem Patent 594 976 von K. O. Schmidt im Jahre 1932, d.h, sieben Jahre vor den Veröffentlichungen von Homer W.Dudley, vorweggenommen [6, 8]. Das Prinzip des Verfahrens nach Patent 594 976 beruht darauf, daß die vom Mikrophon kommenden

mehrere geteilt

Sprachschwingungen

aneinander

werden.

mit

anschließende

Benutzt

man

die

Hilfe

von

Filtern

Frequenzbereiche

Energieinhalte

der

in

auf-

einzel-

nen Frequenzbereiche zur Steuerung einzelner diskreter Frequenzen, so braucht man nur diese Frequenzen mit ihren schmalen Seitenbändern zu übertragen. Am Empfangsort kann man dann das dort erzeugte Frequenzspektrum mit Hilfe der übermittelten diskreten Frequenzen so steuern, daß die ursprünglichen Hüllkurven der natürlichen Sprachschwingungen mit großer Annäherung wiederhergestellt werden. Auf diese Weise ist man in der Lage, die durch die Hüllkurven gekennzeichneten Formantbereiche der Sprache auf der Empfangsseite wiederzugewinnen. Bild8 zeigt die Übertragung zweier Gesprä-

500

.

120

sata Sl

N

N

ıLS

Hz

zweier

nach

dem

d

Gespräche

Verfahren

m

c

Übertragung

300...2400 Hz

18

am ——

im

von

Frequenzband

K.O. Schmidt

von

Junzynusny I3p

en

S

"N

Arstat

360

zaoo| Hz

sFamsdundenısqgN

z1

|

a

120

l a -L

|

109

Hz

00.

151

Bild 8.

2400|

J60

ılz

Ss

120

290

N

SH la

=1| xt l

.

5

| |

derGrund‚Schwingung

7

Frequenz. messer

u

Bandfilfer SOHz

Übertragung ter Sprache Kennzeichen ' Yanale

Fe]

aa / Kennzeichen für Tonhöhe und stimmhafte Laute

Zusammensetzung der Sprache ——— . ‚

| Kontrolle mitgezogener der Grund- Oszillator

Tonhöhen-_ Schwingung\ Kanal

S1

.

Sa une u

Mikrophon Pa

Eingang,

6-6

=

Kanal für Energie-

Kennzeichen

En

20-30Hz

X

rn pi

r1 m

— bo

I

m

| _ | andere Kanäle

—-

|

N

ı |

. künstliches Atemgeräusch

nn

andere Filter und Modulatoren

modulierte

.

Bänder\

|

Modulalor

&

TE

I

IL

' |

' |

| KR

GeräuschbandGenerator

„|

’S S

ra Pi

Bl.

IR

. Empfänger

(Ausgang der künstlichen

II

Bu !

andere

Kanale

Bild 9. Prinzipschaltbild des „Vocoder"

Sprache)

SBgnaqgoug

808

Zerlegung der Sprache 1 Gewinnung

Ausnutzung

der

Übertragungswege

che durch Frequenzbandkompression nach K.O, Schmidt. In Bild9 ist das Prinzipschaltbild des „Vocoders“ nach Homer W. Dudley dargestellt. Da dieser Vocoder mit einem Tonhöhenkanal von 50 Hz Bandbreite und mit 10 Kanälen für Energiekennzeichen mit je 25 Hz Bandbreite arbeiten soll, erhält man eine theoretische Gesamtbandbreite von 50 + 250 Hz = 300 Hz. Durch die schmalen nur 25 Hz breiten Filter ergeben sich bei der notwendigen mehrgliedrigen und mehrmaligen Hintereinanderschaltung Einschwingzeiten

von

mehr

als

160

ms.

Die

Frequenzbandeinspa-

rung von rund 1:10 wird damit durch eine Verminderung der Silbenverständlichkeit erkauft.. Nimmt man nach den CCITT*)-Werten einen Laufzeit-Verlust von 100 ms für die kontinentale Laufzeit an, eines Vocoders einen

so erhalten gesamten

wir bei Einschaltung Laufzeitverlust von

100 "160 = 260 ms. Diesem Laufzeitverlust entspricht eine Minderung der sSilbenverständlichkeit von rund 20% (Bild 10). Nach Messungen von Halsey und Swaffield soll der Vocoder eine Silbenverständlichkeit von 83 bis 85 % besitzen [9]. Dabei ist die Silbenverständlichkeit in der üblichen Weise, d.h. nur in einer Richtung, und nicht im Gespräch gemessen. Die Verständlichkeitsverluste durch die Laufzeit wurden daher nicht erfaßt. Von den gemessenen 83 bis 85%e sind daher die 20% Silbenverständlichkeitsverluste durch die Laufzeit von 260 ms abzuziehen und wir erhalten eine wirksame Silbenverständlichkeit von 63 bis 65°. Nach Bild6 entspricht dies einer oberen Übertragungsgrenze

von

1600 Hz.

Der

durch

den

Vocoder

erzielte Frequenzbandgewinn vermindert sich danach unter Berücksichtigung der Verluste durch die Laufzeit auf die Hälfte. Dieser Nachteil tritt bei dem Verfahren nach

K.O.

Schmidt

nicht

ein,

da

hier

absichtlich

nur

eine

Frequenzbandkompression im Verhältnis 1:2 bis 1:3 vorgesehen ist, und die einzelnen Filter eine größere Bandbreite und damit geringere Einschwingzeiten besitzen. Ferner muß nach Halsey und Swaffield der Geräuschabstand des Vocoders von H. W. Dudley etwa 40 dB betragen, *) CCITT = Comit& et Telegraphique,

Consultatif

International

T&l&phonique

503

Fachbeiträge

Ver %

100 % £)] 80

Ver lerlust %

0

210

8

19%

3 4187

70

1 182

60

20 180

nn

8SS 50

23

34

,

7

28 172 35 -165

47 7153 68 132 0 Bild 10. Es

100

z00

Störung

\300 400 S00 des

300

Gesprächsflusses

bedeuten: n = Sprechwirkungsgrad

IOoms durch

die

&8 77

100 0

Laufzeit

Ans)

H. Decker

2

fnax

“

Für den Fernsprechkanal (300 bis 3400 Hz) ist fax ”— 3400 Hz; man erhält f, [Hz] = 2. 3400 [Hz] = 6800 Hz; aus praktischen Gründen wählt man meist als Abtastfrequenz £, = 8000 Hz. in

Geht

man

den

durch

Zeitbereich

1

fo

1

Bildung

über,

so

des

Kehrwerts

erhält .

man

vom

Frequenz-

2

125 us 8.108 [s] = 0,125 - 10-°[s] =

In Worten ausgedrückt: ein Fernsprechsignal mit einer Bandbreite von 300 bis 3400 Hz wird dann eindeutig wiedergegeben, wenn ihm in jeder Sekunde 8000 Abtastproben entnommen werden. Jede Abtastprobe ist gegenüber der nächstfolgenden um 125 us verschoben; diese Zeit zwischen zwei Abtastungen ein und desselben Signals wird als Ab-

519

abgelastete Signalschwingung 4

.

Amplituden-

'blastperiode

probe

(Rahmen)

u

DA Bild 2. tastperiode

men

eines

Abtastung oder

mit

auch

8000 Hz

eines als

also eine zeitliche Länge

42.

Quantisierung

Als

nächster

tisierung. probe

zahl

Quantisieren

an

einer

von

gebende

Schritt

kontinuierlichen

„Rahmen“

abgetasteten

von

125 us.

und

folgt

Zahlenwert

bedeutet

der

Abtastung

hier,

mit

abgemessen

festgestellt

bezeichnet.

Ein

Fernsprechsignals

Rah-

hat

Kompandierung

nach

Amplitudenskala

Intervallen

Signals

und

daß

einer

der

die

jede

Quan-

Abtast-

endlichen

sich

dabei

wird.

An-

er-

In Bild 3 ist dieser Vorgang dargestellt. Der Einfachheit halber sei eine Amplitudenskala mit 16 Intervallen angeAmplitudenskala

u

——e

Bild 3.

520

Zeit

SHOORS

Betrag

Quantisierungsverzerrung

AD

L

}I im

Quantisierung und Quantisierungsverzerrung (Es sind nur 2 Abtastproben dargestellt)

Puls-Code-Modulation nommen. iedoch

nur

Jedes

Intervall

ein

einziger

hat

eine

endliche

Zahlenwert

Breite,

zugeordnet

der

ist.

Das

bedeutet, daß beim Abmessen einer Abtastprobe nur dann genau der richtige Zahlenwert wiedergegeben wird, wenn diese Abtastprobe genau in die Mitte des Intervalls fällt, dem dieser Zahlenwert der Abtastprobe a mit

zugeordnet ist (dies ist der dem Zahlenwert 12). Alien

Fall bei anderen

Abtastproben, die zwar auch in dieses Intervall fallen, aber von seiner Mitte mehr oder weniger abweichen, wird trotzdem der gleiche Zahlenwert wie der Abtastprobe a zugeordnet.

Zur

betrachtet; ihr ordnet, obwohl Die

Erläuterung

wird auch sie bereits

Tatsache,

daß

sei

noch nahe

man

mit

z.B.

die

Abtastprobe

der Zahlenwert 9 der Intervallgrenze

einer

endlichen

b

zugeliegt.

Zahl

von

Intervallen eine Vielzahl von Abtastproben nur unvollkommen quantisieren kann, verursacht in der Praxis eine Verzerrung des quantisierten Signals. Diese sogenannten Quantisierungsverzerrungen,

räusch!) nahmen Es

zahl

leuchtet der

ein,

daß

Intervalle

Intervallbreiten) setzen kann. Für risch

die

sich

als

eine

Erhöhung

bemerkbar machen, müssen durch genügend klein gehalten werden.

nicht

die ein

weniger

man (und

durch damit

einer

hörbares

2048

Intervalle

Maß-

der

An-

Verringerung

der

Quantisierungsverzerrungen Fernsprechsignal wären rein als

Ge-

geeignete

herabrechne-

notwendig.

Das

würde natürlich einen hohen Aufwand bedeuten; billiger und sehr wirksam ist dagegen ein anderes Verfahren, nämlich das der Kompandierung. Bei lung

der der

Kompandierung

geht

Amplitudenskala

ab

man und

von

der

verwendet

linearen statt

Tei-

dessen

eine nichtlineare (logarithmische) Stufung. Man erreicht damit eine sehr feine Teilung (sehr kleine Iniervallbreite) im unteren und mittleren Bereich und nimmt dafür die etwas gröbere Stufung (größere Intervallbreite) im oberen Bereich in Kauf. Entsprechend der Häufigkeitsverteilung 1) Genauer betrachtet, handelt es sich hierbei nicht um ein Geräusch im eigentlichen Sinne, da es nur auftritt, wenn der Kanal besprochen wird; trotzdem wird vielfach vom „Quantisierungsgeräusch“ statt korrekter von Quantisierungsverzerrungen gesprochen,

521

S =

Se S$ © Ss 3: Sp

|ı0 |ırz mt

SS

%7

nc

SS

88

a

ZZ.

S

72 05

7

—elb (Aussteverbereich)

Bild 4.

13-Segment-Kompandierungskennlinie

der Sprachamplituden fallen die meisten Abtastproben in den unteren und mittleren Bereich mit feiner Unterteilung, werden also sehr genau quantisiert; für die selten auftretenden großen Amplitudenwerte gibt man sich mit der etwas gröberen Quantisierung zufrieden. Man verwendet praktisch nicht rein logarithmische Kennlinien, sondern wandelt diese etwas ab. Derartige Kennlinien lassen sich auch sehr gut aus Geraden zusarnmensetzen (Segmentkennlinien). Ein Beispiel für eine derartige Kennlinie ist die sogenannte 13-Segment-Kennlinie, die in europäischen PCM-Übertragungssystemen wegen ihrer Vorteile (hohe Stabilität, leicht realisierbar) vielfach verwendet wird.

b22

Puls-Code-Modulation Statt mein

der in

bzw.

Bezeichnung der

„Intervall“

PCM-Technik

die

„Quantisierungsstufen“.

verwendet Begriffe

man

allge-

„Amplituden“-

Für PCM-Übertragungssysteme sieht man heute allgemein 128 oder 256 Amplitudenstufen vor. In Verbindung mit einer nichtlinearen Kompandierungskennlinie erreicht man sehr geringe Quantisierungsverzerrungen, so daß man die gleiche Übertragungsqualität wie bei TF-Systemen erzielt oder diese sogar noch übertrifft. 43.

Codierung

Hat

man

Abtastprobe nur

noch

nach

einen

als

der

nichtlinearen

Zahlenwert

letzter

Schritt

(z.B.

übrig,

Quantisierung

12)

erhalten,

diesen

für

so

jede

bleibt

Zahlenwert

zu

codieren. Jeder quantisierten Abtastprobe wird also — ihrem Zahlenwert entsprechend — ein Codewort zugeordnet. Hierfür eignet sich besonders der Binärcode, bei dem man

nur

zwischen

„Eins“

und

„Null“

zu

unterscheiden

hat. Die Darstellung der Zahlenwerte aus dem obigen Beispiel im Binärcode ist in Bild5 angegeben. Bei z.B. 128 Amplitudenstufen werden für die Darstellung im Binärcode 7 Codeelemente (Bits) benötigt (128 = 27). Jede der 128 Amplitudenstufen — bzw. der ihr zugeordnete Abtastwert — kann durch ein aus 7 Bits bestehendes Codewort ausgedrückt werden (bei 256 Amplitudenstufen [256 = 23] sind es entsprechend Codewörter zu je 8 Bits). In dieser digitalen Form — als Codewörter — wird das Sprachsignal unter Ausnutzung aller Vorteile der Digitalübertragung übermittelt. Da das übertragene Digitalsignal pulsförmig und codiert ist, nennt man das Verfahren, das zu

seiner

Erzeugung

führt,

Puls-Code-Modulation.

Am

Empfangsort werden aus den Codewörtern wieder die quantisierten Abtastproben gewonnen (Decodierung), aus den quantisierten Abtastproben die Abtastproben selbst ab“ geleitet und aus diesen (nach Durchlauf durch einen Tiefpaß) wieder das ursprüngliche kontinuierliche Fernsprechsignal hergestellt. Soll also ein Fernsprechsignal mittels PCM digital übertragen werden, so sind immer die drei Schritte der Abtastung, der Quantisierung (mit Kompandierung) und der

523

Fortbildung Amplitudenskala

9 8 7 6 5 4

3

2

7

. Wertigkeit des Barcodes 23232",2° rin,

1;

übertrogenes Codewort Mes,

0:0

(23122» 7)

Darstellung

der

Abtastproben

im

Codierung in der geschilderten Reihenfolge laufen. Mit gewissen Abänderungen gilt diese für alle anderen Signale. 5.

Bildung nutzung

ir

123+2':9)

Bild 5

quantisierten

0

a

des Zeitvielfachs (Zeitmultiplex), von Übertragungswegen

Binärcode

zu durchRegel auch

Mehrfachaus-

Die Abtastproben — und damit auch die Codewörter — liegen, wie oben erläutert, um jeweils eine Rahmenlänge, im

Fall

des

PCM-Fernsprechsignals

einander. Da man die das sehr schmal machen kann — den

verwendeten

also

Codewort dies hängt

Bauelementen

ab

—,

um

125 us,

aus-

bildenden Impulse in erster Linie von

würde

man

bei

der

Übertragung eines derartigen PCM-Signals den Übertragungsweg nur zu bestimmten Zeiten ausnutzen. Der Gedanke liegt daher nahe, die „tote“ Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Codewörtern eines Signals mit Codewörtern anderer Signale aufzufüllen und alle diese Code-

524

Puls-Code-Modulation Amplituden raster MW 2 Rn

Sigral ı

S

oral 2 N

Signal3

Ne;

,

FR}7

, \

IB, 7 | }-” IN» _ | | ! I l

l

| | | ı

| | ! 1

! | | t

ı l t I

k I l \

1 |

I I

I \

I I | I

\

|

I I ! I

| |

un 5) Adtasiperiode

(Sckmen) Bildung des

|

Codegruppen

I

t

1oTmoaınorıoıssaoermıTo nor Toızaoıoon

Bild6.

17 co

I

auto, PCM-Zeitvielfachs

(PCM-Zeitmultiplex)

wörter, zeitlich gesehen, nacheinander über einen einzigen Übertragungsweg zu übermitteln. Diese Zusammenfassung bzw. Verschachtelung mehrerer PCM-Codewörter in zeitlicher Reihenfolge wird als PCM-Zeitvielfach bzw. PCMZeitmultiplex bezeichnet. In Bild6 ist die Zusammenfassung von drei Signalen zu einem PCM-Zeitvielfach dargestellt. Man erkennt, wie die aus Abtastung, Quantisierung und Codierung sich ergebenden Codewörter der drei Signale innerhalb eines Rahmens verschachtelt sind. Die Bildung des PCM-Zeitvielfachs ermöglicht also, mehrere PCM-Signale zusammenzufassen und über eine gemeinsame

Übertragungslinie

zu

übermitteln.

Auf

diese

Weise kann man (wie in der TF-Technik) Übertragungslinien mehrfach ausnutzen. Zwei wesentliche Unterschiede zwischen der Mehrfachausnutzung durch Anwendung der TF-Technik einerseits und der PCM-Technik andererseits dürfen dabei nicht übersehen werden: 1. Bei der Mehrfachausnutzung eines Übertragungsweges durch TF-Technik liegen die einzelnen Übertragungs-

625

Fortbildung kanäle frequenzmäßig nebeneinander, zeitig

übertragen

Frequenz

und

bestimmt

fremdsprachlichen

ihre

(daher

sie werden

Zuordnung

Literatur,

wird,

dieses

vor

wird

allem

Verfahren

gleich-

durch

in

als

die

der

„Fre-

quenzmultiplex" I[FDM, zusammengesetzt aus: frequency division multiplex] bezeichnet). Bei der Mehrfachausnutzung eines Übertragungsweges durch PCM-Technik liegen die den Übertragungskanälen entsprechenden Codewörter, zeitlich gesehen, hintereinander,

2.

sie

werden

nacheinander

übertragen

und

ihre Zuordnung wird durch ihre zeitliche Lage bestimmt; daher auch der Ausdruck „Zeitmultiplex“ (TDM, aus: time division multiplex). Die TF-Übertragungstechnik verwendet das Verfahren der Analogübertragung; dies bedingt eine hochwertige Gerätetechnik und, wenn man von der Richtfunkübertragung einmal absieht, auch entsprechend hochwertige Kabel. Eine solche Technik ist für das Weitverkehrsnetz günstig; da hier große Sprechkreisbündel zu übertragen sind, ist der erhebliche Aufwand, auf den einzelnen Sprechkreis bezogen, durchaus wirtschaftlich. Die PCM-Übertragungstechnik verwendet das Verfahren der Digitalübertragung. Die Gerätetechnik kann einfacher sein integrierter

(z.B. keine teuren Schaltungen in

Kanalfilier, Verwendung den Digitalbaugruppen).

Wegen der Möglichkeit, Störungen auf der Übertragungslinie durch Regenerierung beseitigen zu können, werden nur geringe Anforderungen an die Kabeleigenschaften gestellt, d.h. man kann die in Orts- und Bezirkskabelnetzen vorhandenen symmetrischen (papierisolierten) entspulten Leitungen zur Mehrfachausnutzung durch PCM-Übertragungssysteme benutzen. Da in beiden Netzebenen nur kleinere Sprechkreisbündel zu übertragen sind, müssen PCM-Übertragungssysterme billig sein, damit der einzelne Sprechkreis wirtschaftlich herstellbar ist. Die TF-Übertragungstechnik ist demnach die bevorzugte Technik für die Mehrfachausnutzung von Übertragungslinien im Weitverkehrsnetz. Die PCM-Übertragungstechnik bietet dagegen die Mehrfachausnutzung der Übertra-

526

Puls-Code-Modulation gungswege in den Orts- und Nahverkehrsnetzen an. Die (gegenüber Niederfrequenz-(NF-)Signalen) etwa 12fache Bandbreite von PCM-Signalen ist auf den unbespulten Doppeladern dieser Kabel vorhanden. Die Aufteilung der Einsatzebenen dürfte — zumindest für die nächste Zukunft — bestehen bleiben, obgleich bei weiterer Entwicklung, vor allem der Bauelemente, PCM-Übertragungssysterne auch für den Einsatz im Weitverkehrsnetz interessant werden könnten. 6. Der

Aufbau

von

PCM-Übertragungssystemen

Grundsätzlich ähnelt das Bild eines PCM-Übertragungssystems demjenigen eines TF-Übertragungssystems, wenn auch die Schaltungsvorgänge völlig unterschiedlich sind. Ein PCM-Übertragungssystem besteht aus den beiden PCM-Endstellen und den längs der Übertragungslinie eingefügten Leitungsregenerativverstärkern. PCM-Übertragungssysteme sind Vierdrahtsysteme; Sende- und Empfangsrichtung werden also (bei Betrieb auf symmetrischen Leitungen) auf je einer Doppelader übertragen. Die PCM-Endstellen enthalten in der sogenannten „Multiplexeinrichtung“ alle für die Umwandlung der Fernsprechsignale in PCM-Signale erforderlichen Baugruppen, ferner Einrichtungen für die Synchronisierung und die Überwachung sowie die Stromversorgung. In der „Leitungsabschlußeinrichtung“ werden u.a. die PCM-Signale in eine für die Übertragung günstige Impulsform gebracht; auch die Geräte für die Fernspeisung und die Fehlerortung für die Leitungsregenerativverstärker sind in der Leitungsabschlußeinrichtung untergebracht. Die

PCM-Endstelle NF

Schematische

He

.

.

.

Leilungsregenerativverstärker

Darstellung

PCM-Endstelle

Al

PIH/T Bild 7

eines

PCM-Übertragungssystems

527

Fortbildung .

Ke ean-

Zeichen

umselzer

Leitungs -

Mal iplex-

absch N B-

ein-

ein-

richtung

L

Leitungsgenerativ-

richtung

PCM-Endstelle

-

BR

eun-

verstirker

richtung

Hulhplex-

Henn -

em

zeichen-

richtung

PCH- Leifungsausrüstung

umselzer

PCM-Endstelle

PCM - Über fragungssystem Bild8.

Die

Baueinheiten

eines

PCM-Übertragungssystems

Leitungsabschlußeinrichtung gehört zwar funktionell zur Leitungsausrüstung, ist aber konstruktiv in der Endstelle selbst enthalten. Neuartig sind bei PCM-Endstellen die „Kennzeichenumsetzer“.

wie

die

Übertragungen

mittlungstechnik,

nämlich

Vorteile

wegen

Sie

(GUe, die

haben

WUe,

die

gleichen

TFUe

Anpassung

der

usw.)

Aufgaben

der

Ver-

vermittlungs-

technischen Kennzeichen an die speziellen Anforderungen der Übertragungswege. Während jedoch die bisherigen (Relais-)Übertragungen getrennt von den Übertragungsgeräten aufgestellt sind, hat man die Kennzeichenumsetzer konstruktiv mit den übertragungstechnischen Baugruppen in einen Gestell vereinigt. Dies hat schaltungstechnische und

elektronischer pro

ist

der

Bauelemente

Verwendung

leicht

möglich

halb-

(eine

oder

voll-

Steckkarte

Kennzeichenumsetzer).

Die Leitungsregenerativverstärker werden in bestimmten Abständen in das Kabel eingespleißt. Die Größe der Abstände ist von verschiedenen Faktoren abhängig (Aderndurchmesser, Kabelaufbau, Art des im Kabel geführten Verkehrs, Anzahl der im gleichen Kabel geführten PCMÜbertragungssysteme u.a.). Bei modernen PCM-Übertragungssystemen kann man im ungünstigsten Fall mit einer Mindestfeldlänge von etwa 2km rechnen. Die Leitungsregznerativverstärker haben eine doppelte Aufgabe: sie entzerren und regenerieren das einlaufende PCM-Signal

528

Puls-Code-Modulation (zur

Störbefreiung)

und

geben

es

verstärkt

auf

den

näch-

werden

und

unter

sten Leitungsabschnitt. Ihre Fernspeisung erhalten sie über die PCM-Grundleitung aus der Leitungsabschlußeinrichtung. Der Speisestrom ist so bemessen, daß keine zusätzlichen

Schutzmaßnahmen

notwendig

Betrieb an dem Kabel gearbeitet werden kann. Eine besondere Fehlerortung zeigt in der PCM-Endstelle bei einer Störung an, welcher Leitungsregenerativverstärker schadhaft

geworden

ist,

so

daß

man

den

Fehlerort

sofort

an-

geben kann. Die ausschließliche Verwendung moderner Bauelemente gestattet es, PCM-Endstellen und Leitungsregenerativverstärker platzsparend aufzubauen. Eine komplette PCMEndstelle für etwa 90 Sprechkreise (einschließlich Kenn-

zeichenumsetzern,

Stromversorgung

usw.)

wird

sich

in

einem üblichen Gestellrahmen (Höhe 2365 mm) unterbringen lassen. Die Leitungsregenerativverstärker können (bei wenigen PCM-Systemen und bei Röhrenkabeln) in den Kabelschächten eingebaut werden. Bei zahlreichen PCM-Systemen (und entsprechender Konzentrierung von Leitungsregenerativverstärkern

sowie bei sonderten

Erdkabeln wird Abzweigkasten

in

man in

einem

Kabelschachtes einsetzen. Die Verbindung ein kurzes Stichkabel hergestellt,

7. Wichtige Merkmale

Kabelschacht)

sie dagegen in einem unmittelbarer Nähe wird

dann

über

von PCM-Übertragungssystemen

Es ist hier nicht möglich, auf alle Einzelheiten PCM-Übertragungssystemen einzugehen. Die folgende sammenstellung beschränkt sich daher auf eine kurze läuterung der wichtigsten Merkmale dieser Systeme. 71.

gedes

Rahmenaufteilung: kanals

Begriff

des

von ZuEr-

Zeit-

Beim PCM-Zeitvielfachverfahren werden innerhalb eines Rahmens mehrere Codewörter mit ihren Codeelementen (= Bits) untergebracht. Man bevorzugt international z.B.

192 oder

dauer

auch

256 Bits in einem

aneinanderzureihen.

24 Fernmelde-Praxis

Es

ist

Rahmen üblich,

von

die

125 us Zeit-

Zahl

der

Bits

529

Fortbildung so zu wählen, daß man Gruppen von je 8 Bits bilden kann. Bei 192 Bits erhält man also 192:8 = 24 Gruppen, bei 256 Bits entsprechend 256:8 = 32 Gruppen, jeweils zu 8 Bits. Im englischen Sprachgebrauch nennt man eine solche B-Bit-Gruppe „timeslot“; hierfür hat sich der deutsche Begriff „Zeitkanal“ eingebürgert. Ein PCM-Übertragungssystem mit 192 Bits pro Rahmen hat demnach 24, ein solches mit 256 Bits entsprechend 32 Zeitkanäle. Auf dieser Einteilung in Zeitkanäle beruhen zahlreiche weitere Systemmerkmale. 72.

Einordnung der Fernsprechkanäle in die Zeitkanäle

Für die Fernsprechübertragung verwendet man, wie erwähnt, entsprechend der Zahl der Amplitudenstufen (128 bzw. 256) Codewörter zu je 7 bzw. 8 Bits je Fernsprechkanal. Diese Codewörter müssen nun in die Zeitkanäle eingeordnet werden. Dabei ergeben sich zwei verschiedene Möglichkeiten: a) Im Falle der Codierung des Fernsprechsignals mit 7 Bits (kurz oft als 7-Bit-Codierung bezeichnet) werden von den 8 Bits je Zeitkanal nur 7 belegt; eines bleibt in jedem Zeitkanal frei. b) Im Falle der 8-Bit-Codierung jeden Zeitkanals belegt.

werden

alle

8 Bits

eines

Hat man z.B. ein PCM-Übertragungssystem mit 24 Zeitkanälen, so kann man demnach pro Zeitkanal einen Fernsprechkanal mit 7- oder 8-Bit-Codierung unterbringen. Im ersten Fall bleibt 1 Bit je Zeitkanal frei, im zweiten werden alle für die Sprachübertragung verwendet. Ebenso kann man natürlich auch bei einem System mit 32 Zeitkanälen verfahren. 73. Da

Die bei

Synchronisierung PCM-Übertragungssystemen

die

Kanalzuordnung

durch die zeitliche Lage der Kanäle zueinander bestimmt wird (Zeitvielfach), muß stets dafür gesorgt werden, daß die Kanalzuordnung während der Übertragung nicht durcheinander gerät. Die Schaltungsvorgänge in der sendenden und in der empfangenden PCM-Endstelle müssen

530

Puls-Code-Modulation daher synchron verlaufen. Man erreicht dies dadurch, daß man gleichzeitig mit den Codewörtern für die Sprachübertragung ein Synchronisier-Codewort überträgt. Dieses Codewort (Synchronisierkombination) wird aus mehreren Bits nach einen bestimmten, feststehenden Schema gebildet. Hierzu kann man (bei der 7-Bit-Codierung) entweder die in jedem Zeitkanal noch verfügbaren achten Bits oder, wenn diese (bei der 8-Bit-Codierung) schon für die Sprachübertragung benötigt werden, einige oder alle Bits eines Zeitkanals verwenden. Dieser Zeitkanal geht dann natürlich für die Übertragung von Fernsprechsignalen verloren. Die Synchronisierkombination wird von der sendenden PCM-Endstelle nach einem der beiden Verfahren gebildet und mit den PCM-Sprachsignalen übertragen. In der empfangenden PCM-Endstelle trennt man die Synchronisierkombination wieder von den Sprachsignalen und wertet sie zur Steuerung der Schaltungsvorgänge dieser Endstelle aus. 74.

Die

Kennzeichenübertragung

Außer den Fernsprech- und Synchronisiersignalen müssen auch die vermittlungstechnischen Kennzeichen (Wähl-, Beginn-, Schlußzeichen usw.) in Vor- und Rückwärtsrichtung über das PCM-Übertragungssystem übermittelt werden können. Hierfür sind in jeder PCM-Endstelle die bereits erwähnten Kennzeichenumsetzer vorhanden, die (in Senderichtung) die von den vermittlungstechnischen Einrichtungen angebotenen Kennzeichen aufnehmen und umformen. Empfangsseitig geben dann die Kennzeichenumsetzer in der dortigen PCM-Endstelle die Kennzeichen in gleicher Form wieder ab, wie sie sendeseitig angelegt wurden. Diese Kennzeichen sind, vom Standpunkt der PCM-Techrik

aus

gesehen,

verhältnismäßig

„langsam“.

Ihre Änderungsgeschwindigkeit ist niedrig, denn sie werden über längere Zeiträume angeboten. Man kann also ein vermittlungstechnisches Kennzeichen weniger oft abtasten (Abtastfrequenz z.B. 2000 Hz) als ein Sprachsignal. Anders betrachtet: Man braucht für die Übertragung der vermittlungstechnischen Kennzeichen weitaus weniger Bits als für

34*

531

Fortbildung die

Sprachübertragung

zeichenbits).

Hierzu

(Mehrfachausnutzung

kann

man

wiederum

der

Kenn-

(wie

bei

der

bei

PCM-

Synchronisierung) entweder die freien achten Bits (bei 7-Bit-Codierung) oder (bei 8-Bit-Codierung) mehrere oder alle Bits eines Zeitkanals verwenden. Letzteres bedeutet, daß ein weiterer Zeitkanal für die Übertragung eines Fernsprechkanals verloren geht. 75.

Zahl der Fernsprechkanäle Übertragungssystemen

Die bisherigen Betrachtungen zeigen, daß bei PCMÜbertragungssystemen die Anzahl der übertragbaren Fernsprechkanäle auch von den Übertragungsverfahren der Synchronisier- und der vermittlungstechnischen Kenn-

zeichen

abhängig

ist.

Bei

7-Bit-Codierung

kann

man

bei

z.B. 24 oder 32 Zeitkanälen unter Ausnutzung der freien Bits für Synchronisierungs- und Kennzeichenübertragung auch 24 bzw. 32 TernsprechkKanäle übertragen. Bei 8-BitCodierung müssen 2 Zeitkanäle für die Synchronisierungsund Kennzeichenübertragung bereitgestellt werden, so daß nur

noch

22

bzw.

30

Fernsprechkanäle

zur

Verfügung

stehen. Dieser Verlust von 2 Fernsprechkanälen wird jedoch durch andere Vorteile aufgewogen (z.B. Erhöhung der Übertragungsqualität beim Übergang von 7-Bit- auf 8-Bit-Codierung).

8.

Bisherige und

nen

ihre

Entwicklung gegenwärtige

Netzebenen

Zwar wurde Sprachsignalen Reeves

der

das Prinzip bereits 1938

angegeben,

doch

PCM-Übertragungssysteme

Verwendung

erst

der von die

in

den

PCM-Übertragung von dem Engländer A.H. moderne

Halbleitertech-

nologie schuf die Bauelemente, mit denen tragungssysteme serienmäßig herstellen lich einsetzen lassen. Die in

den

ersten USA

PCM-Übertragungssysteme im

öffentlichen

sich und

PCM-Überwirtschaft-

wurden

Fernsprechnetz

genannte TI-PCM-Übertragungssysteme, Laboratorien entwickelt). Seither ist die

532

verschiede-

ab

installiert

1961 (so-

von den BellZahl der im Be-

Puls-Code-Modulation trieb befindlichen Übertragungssysteme ständig gestiegen. Ende 1969 wurden in den USA rund 21000 PCM-Übertragungssysteme betrieben. Auch in anderen Ländern erkannte man die Vorteile der PCM-Technik, und gegenwärtig beschäftigen sich praktisch alle größeren Fernmeldeverwaltungen damit, die Verwendung von PCM-Übertragungssystemen in ihren Fernmeldenetzen

zu

prüfen,

Betriebsversuche

durchzu-

führen oder diese Systeme bereits im Regelfall in den Netzen zu betreiben. In der Bundesrepublik arbeitet man ebenfalls an diesen Problemen. So betreibt z.B. die Deutsche

Bundespost

(DBP)

schen Fernmeldefirmen in einigen Ortsnetzen.

seit

1967

mehrere,

entwickelte

von

den

deut-

PCM-Versuchssysteme

Die z.Z. im In- und Ausland in Betrieb befindlichen PCM-Übertragungssysteme ermöglichen in Orts- und Nahverkehrsnetzen die Mehrfachausnutzung der dort vorhandenen, meist papierisolierten Kabel. In den Ortsnetzen kommen für PCM-Betrieb im gegenwärtigen Zeitpunkt ausschließlich die Ortsverbindungsleitungen (OV]) in Frage. In den Nahverkehrsnetzen wird man PCM-Übertragungssysteme vorteilhaft von den Knotenvermittlungsstellen (KVSt) abwärts oder zwischen KVStn einsetzen können. Bei

der

Vielfalt

der

Leitungswege

und

ihren

unterschied-

lichen Eigenschaften können sich, außer zur Erhöhung der Sprechkreiszahl, durchaus zahlreiche weitere Anwendungsfälle für PCM-Übertragungssysteme ergeben. Hierzu ein Beispiel: Man hat die Dämpfungsreserven in einer Verkehrsbeziehung ausgeschöpft und ist gezwungen, zur Einhaltung des Dämpfungsplanes ein Kabel mit größerem Leiterquerschnitt auszulegen. Hier ist zu prüfen, ob nicht die Verwendung eines PCM-Übertragungssystems, das mit sehr kleiner Restdämpfung (2 db) betrieben werden kann, wirtschaftlicher

als

die

Auslegung

eines

solchen

Kabels

ist.

Auch für vorübergehenden Betrieb (Feuerwehreinsatz) und zur Deckung eines unvorhergesehenen bzw. vorübergehenden Bedarfs an Stromkreisen sind PCM-Übertragungssysteme gut geeignet. Heute gebaute PCM-Übertragungssysteme übertragen je nach Typ 24 bis 30 Fernsprechkanäle

über

je

eine

Doppelader

in

Hin-

und

Rück-

533

Fortbildung richtung. Die in Orts- und Nahverkehrsnetzen vorhandenen Kabel lassen auch höhere Kanalzahlen zu (bis etwa 100 Fernsprechkanäle), doch hat man bisher von der Verwendung höherkanaliger PCM-Systeme abgesehen. PCM-Übertragungssysteme sind erst ab einer gewissen Grenzentfernung wirtschaftlich. Diese Grenzentfernung läßt sich nicht allgemein angeben, sie muß für den jeweiligen Einsatzfall aus einer Vielzahl von Einflußgrößen berechnet werden. Man darf aber annehmen, daß PCMÜbertragungssysteme heute wirtschaftlich nicht unter 10km eingesetzt werden können. Bündel über 10km Länge in Ortsnetzen haben im allgemeinen nur geringe Bündelstärken. Auch in Nahverkehrsnetzen (Bezirksverkehr) liegt die Bündelstärke im Durchschnitt kaum über 30 Leitungen; dies ist einer der Gründe für die Festlegung der Zahl der Fernsprechkanäle (24 bis 30) bei den z.Z. verwendeten PCM-Übertragungssystemen. PCM-Übertragungssysteme mit diesen Bündelstärken

entsprechenden

Kanalzahlen

lassen

sich

mit

preis-

günstigen Bauelementen aufbauen. Eine wesentliche Erhöhung der Kanalzahl bedingt dagegen die Verwendung teuerer Bauelemente (mehr Zeitkanäle müssen in einem Rahmen untergebracht werden, die Anforderungen an die Schaltgeschwindigkeit der Bauelemente steigen). Der Einsatz derartiger PCM-Vielkanal-Übertragungssysteme wird daher erst in einigen Jahren wirtschaftlich vertretbar sein, d.h. wenn die dafür benötigten Bauelemente genügend billig erhältlich sein werden. Auf Grund dieser ägungen hat sich die DBP für ein PCM-Übertragung$ystem entschieden, das für die Übertragung von 30 Fefnsprechkanälen eingerichtet ist. Es enthält insgesamt 32 Zeitkanäle; ein Zeitkanal dient zur Übertragung der Synchronisierkombination, ein weiterer der Kennzeichenübertragung. Dieses PCM-Übertragungssystem mit der Bezeichnung PCM 32/30 wird ab 1970, zunächst für Betriebsversuche, in beschränkter Anzahl in Orts- und Nahverkehrsnetzen der DBP eingesetzt werden.

534

Puls-Code-Modulation 9.

Entwicklungstendenzen und zukünftige Anwendungsmöglichkeiten der PCM-Technik In diesem Beitrag wurde die PCM-Technik mit ihren Grundlagen und in ihrer Anwendung in der drahtgebundenen Fernsprech-Übertragungstechnik behandelt. Auf diesem Gebiet ist ihre Verwendung am weitesten fortgeschritten, und hier hat sie das Stadium des Versuchs bereits verlassen. Sie dürfte aber in Zukunft auch für andere Gebiete der Nachrichtentechnik interessant werden. In der Datenübertragungs-, Richtfunkund Satellitentechnik bieten sich ihr erfolgversprechende Einsatzmöglichkeiten, wie auch in der Vermittlungstechnik. PCMSignale lassen sich nicht nur im Zeitvielfach übertragen, sie lassen sich auch im Zeitvielfach vollelektronisch vermitteln.

Man

darf

annehmen,

in der Nachrichtentechnik spielen wird.

daß

künftig

die

eine

PCM-Technik

zunehmende

daher

Rolle

Schrifttum 1)

=

12

{3] [4]

=

15

(6] 17 18] =

19

{10}

Wellhausen, H. W.: Methoden der Puis-Code-Modulation und -Demodulation, Fernmelde-Ingenieur 19 (1965), H.8, Ss. 1-33. Irmer, Th.: Mehrfachausnutzung von Ortskabeln durch PCM. Zeitschrift für das Post- und Fernmeldewesen 15 (1967), S. 580—582, Geißler, H.: Beitrag zur Planung von Pulscode-Modulationssystemen (PCM) in postalischen Nachrichtennetzen. Nachrichtentechnische Zeitschrift 20 (1967), H. 11, S. 667—682. Langer, C.: Über die Wirtschaftlichkeit von PCM-Geräten in den Fernsprechorts- und Bezirksnetzen der Deutschen Bundespost. Nachrichtentechnische Zeitschrift 21 (1968), H.3, S. 147—151. Arens, W., R. Kersten und W. Poschenrieder: Die Pulscode-Modulation und ihre Anwendung im Fernmeldewesen. Jahrbuch des elektrischen Fernmeldewesens 1968, 19, Jg., Herausgeber Dr. H. Bornemann. Irmer, Th.: Technik und Anwendung der Pulscodemodulation. Der Ingenieur der Deutschen Bundespost 17 (1968), H.4, S. 123—129. Poschenrieder, W.: Digitale Nachrichtensysteme: Technischer Stand und Einsatzmöglichkeiten. Nachrichtentechnische Zeitschrift 21 (1968), H. 11, S. 665—671. Hessenmüller, H., und H. W. Wellhausen: Grundparameter eines PCM-Nahverkehrssystems. Fernmelde-Ingenieur 23

(1969),

H.3,

S.1—22,

und

H.4,

Sonderheft „Pulscodemodulation“ Stuttgart-Zuffenhausen. Sonderheft „Pulscodemodulation“ AG, München.

S.

1—18.

der

der

Firma Firma

SEL

AG,

Siemens

635

Fortbildung

Halbleiterbauelemente in der Fernmeldetechnik (I) Bearbeiter: 1.

Ernst

Mohr

Einführung

Unter dem Begriff „digitale Bauelemente“ sollen hier Schaltungsanordnungen mit Halbleitern für die Nachrichten- und Datenverarbeitungstechnik verstanden werden. Derartige Schaltungsanordnungen sind bereits für viele Anwendungsbereiche entwickelt worden. Halbleiterbauelemente verdrängen dabei in zunehmendem Maß die Bauelemente herkömmlicher Art. So werden z.B. Verstärkeraufgaben immer mehr von Transistoren an Stelle von Elektronenröhren erfüllt und für Schalteraufgaben häufig Relais durch elektronische Schaltungen ersetzt. Halbleiterbauelemente haben gegenüber anderen den Vorzug, daß sie kleine

Abmessungen

und

geringes

Gewicht

haben,

kleine

Verlustleistungen bei niedrigen Betriebsspannungen erfordern und bei sachgemäßer Behandlung eine höhere Lebensdauer erreichen. Mit diesen Eigenschaften lassen sich moderne Nachrichtenmittel für zum Teil völlig neue Anwendungsbereiche erstellen. Die

Einführung

einer

neuen

Technik

wirft

für

alle,

die

mit ihr in Berührung kommen, eine Menge Probleme auf. Diese Probleme bestehen im wesentlichen aus fehlenden Grundlagen, ungewohnten Begriffen, Schwierigkeiten beim

Erkennen

von

Schaltungszusammenhängen

und

beim

Lesen von Stromläufen. Weitere Schwierigkeiten entstehen bei der Anwendung neuer Prüfmethoden und kompliziert erscheinender Meßeinrichtungen. Dabei spielt es keine Rolle, ob diese Technik allgemein oder nur für Teilbereiche eingeführt ist. Ein einziger Transistor oder eine einzelne Diode in einem Schaltungsaufbau setzen bei dem Betriebspersonal Kenntnisse über die Arbeitsweise und die Betriebsbedingungen für diese Bauelemente voraus. Bei der Störungssuche und Fehlereingrenzung mit unge-

536

Halbleiter-Bauelemente eigneten Mitteln zerstört werden.

können

derartige

Bauelemente

schnell

Mit den folgenden Ausführungen sollen vorwiegend die Betriebskräfte angesprochen werden, die bei ihrer praktischen Arbeit nunmehr zunehmend mit elektronischen Bauelementen in Berührung kommen. Für diesen Personenkreis dürfte ein großer Teil der Einführungsprobleme darin liegen, daß bei der neuen Technik die bisher gewohnten Vorstellungen nicht mehr gültig sind. Während bei den herkömmlichen Bauelementen durch Kontaktbewegungen und Wählereinstellungen bestimmte Kriterien

geschaffen

wurden,

die

Aussagen

über

die

richtige

oder falsche Arbeitsweise einer Schaltungsanordnung ermöglichen, sind bei elektronischen Bauelementen keine derartigen Bewegungsvorgänge mehr festzustellen. Die ordnungsgemäße Funktion von elektronischen Bauelementen muß daher an Hand von Hilfsvorstellungen beurteilt werden. Die erforderlichen Hilfsvorstellungen können aus Meßwerten

ten

bestehen.

Vergleicht

Betricbsbedingungen

Sollwerten, lassen sich hieraus beitsweise eines Bauelementes

ordnung

Kennlinien

ableiten.

Die

man

die

ermittelten

In

den

bestimm-

mit

Rückschlüsse auf die Aroder einer Schaltungsan-

erforderlichen

festgelegt.

unter

Meßergebnisse Sollwerte

folgenden

sind

in

Ausführungen

werden daher der Aufbau der Kennlinien und die Wirkungsweise der Bauelemente und Grundschaltungen auf Grund dieser Kennlinien erläutert. Dies hat den Vorteil, daß auf mathematischen Aufwand fast vollständig verzichtet und der Funktionsablauf allgemeinverständlich dargestellt

Zur

werden

kann.

Erläuterung

werden

vorwiegend

mitteln.

Sie

der

Grundlagen

dem

besseren

der

Halbleitertechnik

Verständnis

dienende,

vereinfachende Darstellungen der Grundzusammenhänge verwendet. Diese Darstellungen sollen eine Einführung in die Grundlagen der digitalen Schaltungstechnik vergenügen

als

Ausgangspunkt

für

trachtungen über praktische Anwendungen elemente. Für theoretische Einzelfragen wird literatur verwiesen.

weitere

Be-

dieser Bauauf Spezial-

537

Fortbildung 2. Halbleitermaterial Zum Verständnis der Wirkungsweise von Halbleiterbauelementen sind Kenntnisse über den atomaren Aufbau des Halbleitermaterials erforderlich. In diesem Abschnitt werden daher zunächst der Aufbau und die Verhaltensweise des Halbleitermaterials erläutert. Ein Atom besteht aus positiven und negativen „Energieteilchen“. Die positiven Teilchen bilden den Atomkern. Die negativen Teilchen, die Elektronen, bewegen sich in nahezu kreisförmigen Bahnen um den Atomkern. Die Gesarntladungen der positiven und negativen Teilchen sind gleich groß, in dem Atom herrscht ein elektrisches Gleichgewicht. Die Bahnen, in denen sich die Elektronen um den Atomkern bewegen, bezeichnet man auch als Atomschalen. In Bildi1 sind diese Atomschalen vereinfacht als konzentrische Kreise um den Atomkern dargestellt. Die Atome sind jedoch

nicht

Gebilde

ergeben.

Schalen

sind

scheibenförmig

vielmehr

Wegen

so

aufgebaut.

angeordnet,

der

besseren

doch die flächenförmige Darstellungsart Ausführungen bevorzugt.

daß

Die

räumliche

den

folgenden

Übersicht

in

einzelnen

sich

wird

je-

Die Atomschalen haben bestimmte Abstände zum Atomkern. In den einzelnen Schalen wiederum sind die Elektronen nicht in beliebiger Zahl, sondern nach einer festen Ordnung vorhanden. Bei dem in Bild 1 dargestellten Germanium-Atom befinden sich in der dem Atomkern nächsten

Schale

2,

in

Die in stimmen

der äußeren weitgehend

der

zweiten

8,

in

der

dritten

Schale

18 und in der vierten — gleichzeitig der äußeren Schale — 4 Elektronen. Das Germanium-Atom enthält also insgesamt 32 Elektronen.

betreffenden

Atoms.

Schale vorhandenen Elektronen die elektrischen Eigenschaften

Diese

Elektronen

sind

weniger

bedes

fest

als die Elektronen in den inneren Schalen an den Atomkern gebunden und können daher mit verhältnismäßig geringem Energieaufwand aus ihrer Bindung gelöst werden. Ein aus seiner Bindung gelöstes Elektron verursacht

538

Hatbleiter-Bauelemente 1. Atomschale mit 2 Elektronen 2. Atomschale mit 8 Elektronen

3. Atamschale mit 18 Elektronen

4. Alomschale mit 4 Elektronen

(Valenzbahn mit 4 Valenzelektronen) -9—

Ba

/ f

?

le

\

\ \

\

OR N

\

a N

a

a_

S

Atomkern

a

—.

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/

Tg

-a-_.97

Elektron

N

————

\

|

/

/

vr

w4

eines Germanlum-Atoms

jedoch eine Störung des elektrischen Gleichgewichtes. Das Elektron selbst stellt einen freien negativen Ladungsträger, die Stelle, aus der es gelöst wurde, einen positiven Ladungsträger dar. Man beurteilt deshalb auch die Eigenschaften eines Atoms nach der Zahl der in der äußeren Schale vorhandenen Elektronen und leitet hieraus den Begriff der Wertigkeit ab. Die äußere Schale wird auch als Valenzbahn und die darin befindlichen Elektronen werden als Valenzelektronen bezeichnet. Die Wertigkeit des Atoms entspricht der Zahl der Valenzelektronen. Das in Bild1 dargestellte Germanium-Atom mit 4 Valenzelektronen wird daher auch als vierwertiges Atom bezeichnet. Für die weiteren Betrachtungen genügt es, das Verhalten der Valenzelektronen zu untersuchen. In den folgenden

539

Fortbildung Bildern werden die Atome daher nur und den Valenzelektronen dargestellt. 21.

mit

ihrem

Kern

Nichtleiter

Valenzelektronen sind bestrebt, mit den Valenzelektronen benachbarter Atome enge Bindungen einzugehen. Derartige Verbindungen sind in Bild2 am Beispiel von vierwertigen Atomen dargestellt. Jedes Valenzelektron ver-

\

N

ea

Y !

R 7

r

N

Atomkern

ea

Y

®

,

N

L_

!

9.

x

7

R /

N

-- x_

‚>

4

Valenzbahn Elektronenpaar

\

Bild 2. Bilden von Elektronenpaaren N

A,

ı

|

N

oo.

F \ A___

“

® ı

A

X.

® A

. Alomkern

Bild 3. Verkettung

540

_-

x

! Eickranenpoar Valenzbahn

von vierwertigen Atomen

D___R

—

\

-

®

—

-

|

\

u

“

S.

®

w

Halbleiter-Bauelemente bindet sich mit einem Valenzelektron eines anderen Atoms zu einem Elektronenpaar. Die Valenzbahnen werden dabei derart verkettet, daß sich in den einzelnen Bahnen nunmehr 4 Elektronenpaare, also insgesamt 8 Valenzelektronen befinden. In Bild3 ist die

Verbindung

von

vierwertigen

ren Darstellungsart gezeichnet, Bildern verwendet wird. Verbindungen,

die

sich

zu

Atomen

die

auch

insgesamt

8

in

in

einer

den

ande-

folgenden

Valenzelektronen

ergänzen, sind besonders fest. Die Elektronen zeigen hierbei keine Neigung, sich aus ihrer Bindung zu lösen, Ein derartiges Material, bei dem alle Elektronen fest gebunden, also keine freien Ladungsträger vorhanden sind, bildet

einen

Nichtleiter.

Die

Verbindung

stehendern Beispiel beschriebenen ein nichtleitendes Material. 22. Halbleiter Durch äußere Einflüsse wicht

der

Atome

gestört

kann

Atomen

das

werden.

aus

den

ergibt

elektrische So

kann,

in

vor-

demnach

Gleichgez.B.

durch

Erwärmung oder Lichteinwirkung, die Eigenschwingung derart erhöht werden, daß sich einzelne Elektronen aus der Valenzbahn lösen. Derartige Elektronen bilden freie negative Ladungsträger. An den Stellen, an denen ursprünglich die nunmehr freien Elektronen gebunden waren, sind gewissermaßen Löcher entstanden (Bild 4). Jedes Loch besteht aus einem positiven Ladungsüberschuß und &-freies Elektron N

N

loch oder Defektelektron

f ” \

ak

!

H--Valenzbahn

\

/

a Bild 4. Bilden

SS —Valenzelektron von Ladungsträgern

541

Fortbildung bildet daher einen positiven Ladungsträger. Die Löcher werden auch als Defektelektronen bezeichnet. Die freien Elektronen und die Defektelektronen sind bestrebt, sich neu zu vereinigen und den elektrischen Gleichgewichtszustand wiederherzustellen. Der Vorgang des Vereinigens wird auch als Rekombination bezeichnet. Neben dem ständigen Aufreißen von Bindungen finden gleichzeitig

an

mehreren

Stellen

Halbleitermaterial

besteht

des

Gesamtgefüges

Re-

kombinationen statt. Während dieser Wechselwirkungen sind in gewissem Umfang ständig freie negative und positive Ladungsträger vorhanden. Damit hat sich das Material von seinem ursprünglich nichtleitfähigen in einen beschränkt leitfähigen Zustand verändert. Hierbei ist zu beachten, daß sich unter Einfluß einer angelegten Gleichspannung zwei Ladungsträgerflüsse ergeben. Die Elektronen wandern in der Richtung zum positiven Spannungsanschluß, während die Löcher sich gleichzeitig in umgekehrter Richtung zum negativen Anschluß bewegen. In Bild5 sind die beiden Ladungsträgerflüsse erläutert. Die Größe der Leitfähigkeit hängt von der Häufigkeit ab, mit der die Elektronen aus ihren Bindungen gelöst und wieder vereinigt werden. Diese Häuflgkeit steigt mit zunehmender Temperatur und kann in der praktischen Anwendung der Halbleitertechnik zu unerwünschten Nebenwirkungen führen, die durch besondere Maßnahmen ausgeglichen werden müssen. Ein leitfähiges Material setzt also frei bewegliche Ladunesträger (Elektronen oder Defektelektronen) voraus. In den bisherigen Ausführungen wurde beschrieben, wie freie Ladungsträger durch äußere Energieeinwirkungen entstehen können. Diese rein zufälligen Ereignisse müssen im Halbleitermaterial jedoch kontrolliert hervorgerufen werden. Das

deshalb

vierwertigen Atomen, die mit einer Atomen einer anderen Wertigkeit Fremdatome

verursachen

im

vorwiegend

geringen Menge vermischt sind.

Gesamtgefüge

einen

aus

von Die Über-

schuß von Ladungsträgern. Für einige Valenzelektronen ist daher keine Paarbildung möglich. Die nicht verketteten Valenzelektronen sind weniger fest als die Elektro-

542

"He

0

vr+r +0)

+0)

Fiußrichtung

der Elektronen en

_ _ _

—

Flußrichtung der löcher

(Defektelektronen)

Bild 5. Flußrichtung von Elektronen und Löchern a) ursprünglicher Zustand: Loch in Position 3, vollständige Bindungen in den Positionen 1 und 2, b) aus der Bindung 2 löst sich ein Elektron und springt in die Richtung zum positiven Spannungsanschluß in das Loch 3; Loch 3 wird geschlossen, dafür entsteht Loch 2, c) aus der Bindung 1 löst sich ein Elektron und springt in Loch 2; Loch 2 wird geschlossen, dafür entsteht Loch 1

nenpaare an ihre Bahnen gebunden; damit wird die Bildung freier Ladungsträger gefördert. Ein mit Atomen einer anderen Wertigkeit vermischtes Material wird auch als verunreinigtes Material und der Vorgang des Verunreinigens als Dotation bezeichnet. Halbleitermaterial besteht also aus einemn „reinen“ Ausgangsmaterial, wel-. ches mit Fremdatomen einer anderen Wertigkeit „verunreinigt“, also dotiert ist. Das Ausgangsmaterial ist vierwertig und entweder mit dreiwertigen oder mit fünfwertigen Fremdatomen verun-

543

Fortbildung reinigt. Dreiwertige Fremdatome verursachen einen Überschuß an positiven Ladungsträgern und fünfwertige einen Überschuß an negativen Ladungsträgern. Die im Überschuß verhandenen Ladungsträger werden als Majoritätsträger,

träger

die

Bestehen man

in

der

bezeichnet. von

die

Minderheit

vorhandenen

Majoritätsträger

aus

Elektronenleitfähigkeit

oder

als

Minoritäts-

Elektronen,

spricht

Leitfähigkeit

aus

negativen Ladungsträgern. Das Material wird als n-dotiertes oder auch als n-Material bezeichnet. Minoritätsträger sind die Defektelektronen oder Löcher.

Bestehen die Majoritätsträger aus Defektelektronen, spricht man von Löcherleitfähigkeit oder Leitfähigkeit aus positiven Ladungsträgern. Das Material wird als p-dotiertes oder auch als p-Material bezeichnet. Minoritätsträger sind in diesem Fall die Elektronen. Als vierwertiges Ausgangsmaterial werden häufig Germanium oder Silizium, als fünfwertige Fremdatome Arsen, Antimon, Aluminium oder Phosphor und als dreiwertige Fremdatome

221.

Indium,

Gallium

oder

Bor

verwendet.

n-Material

Das n-Material besteht aus vierwertigem Ausgangsmaterial, welches mit fünfwertigen Fremdatomen dotiert ist. In Bild6 ist eine derartige Verbindung dargestellt. Das

fünfwertige

Fremdatom

kann

lediglich

mit

vier

seiner fünf Valenzelektronen Verbindungen mit dem vierwertigen Ausgangsmaterial eingehen. Das fünfte Valenzelektron des Fremdatoms ist überzählig und zur Paarbildung nicht in der Lage. Es ist daher nur schwach gebunden und verhältnismäßig leicht aus seiner Bindung zu lösen. Damit ist es anfällig gegenüber äußeren Einflüssen und wird schon unter geringer Energieeinwirkung zu einem freien Elektron, welches zu einem Elektronenüberschuß im Gesamtgefüge beiträgt. Im n-Material wird die Leitfähigkeit überwiegend durch diesen Elektronenüberschuß verursacht. Die Elektronen sind Majoritätsträger, die Löcher Minoritätsträger.

544

Haibleiter-Bauelemente

fünfwertiges Fremdatom SL

mer

F

I

_—

2

=

©

\

\!

BE.

vierwertiges Aom des Ausgangsmaterials N,

\

”

\

\

-.

I

SB

ze ®

u

}

L.

überzähliges Elektron eines fünfwertigen Fremdafoms (ohne Verkellungsmöglichkeit) Bild 6.

2.2.2.

Vierwertige

Atome, vermischt wertigen Frermdatom

mit

einem

fünf-

p-Material

Das p-Material besteht aus vierwertigem Ausgangsmaterial, welches mit dreiwertigen Fremdatomen dotiert ist. Diese Verbindung ist in Bild7 dargestellt. Wegen des fehlenden Elektrons im Valenzring des Fremdatoms kann ein Valenzelektron eines benachbarten vierwertigen Atoms keine Bindung eingehen. Anstelle eines Elektronenpaares ist in seiner: Valenzbahn ein Elektron ohne Möglichkeit der Paarbildung zurückgeblieben. Das zur Paarbildung fehlende Elektron wirkt als Defektelektron

oder

Loch.

Jedes

Loch

ist bestrebt,

sich

mit

einem

Elektron aufzufüllen und eine feste Bindung einzugehen. Es reißt daher benachbarte Elektronen aus ihrer Bindung. An den freigewordenen Stellen sind jedoch neue Löcher

35 Fernmelde-Praxis

545

Fortbildung entstanden, durch welche erneut Elektronen aus der Bindung gelöst werden. Im p-Material wird demnach die Leitfähigkeit durch einen Überschuß an Löchern oder Defektelektronen verursacht. Die Löcher sind die Majoritätsträger, die Elektronen die Minoritätsträger.

223.

pn-Übergang

Zusammengefügte p- und n-Materialteile bilden um ihre Nahtstelle eine elektrisch neutrale Zone. In dieser Zone findet ein gegenseitiger Ladungsträgerausgleich statt. Es verbinden sich Elektronen aus dem n-Material mit Löchern im p-Material sowie Löcher aus dem p-Material mit Elektronen im n-Material. Die Ladungsträger ereänzen sich hierbei zu vollständigen Valenzelektronen. Innerhalb der neutralen Zone sind daher nur noch wenige

rierwertiges Afom

dreiwertiges Fremdatom

des Ausgangsmaterials

BE

re

®; BT

I@®\ \

®,

AA,

I\

/

A,

eg ©

FT

y

|

BE

(®)

(®)

BA,

A__S,

in der Verkeffung fehlendes Elektron (wirkt als Loch oder Defektelektron) Bild 7.

546

Vierwertige

Atome, vermischt Fremdatom

mit

einem

dreiwertigen

Nahtstelle

—— me

p-Material

rn -Materiol ——

vbbb vebPr

o90000 bb

senro®

bbbWb

A

Löcherüberschuß = — Bild 8.

89090600

reutrale

Elektronenüberschuß

p-Bereich —- Sperrschicht me —

Sperrschicht

an

der

Nahtstelle

n-Bereich— eines

pn-Überganges

Ladungsträger vorhanden. Wenige Ladungsträger ten aber eine geringe Leitfähigkeit.

bedeu-

Unter dem Einfluß der im p- und im n-Material außerhalb der neutralen Zone in großer Zahl vorhandenen Ladungsträger baut sich ein elektrisches Feld auf, welches dem Ladungsträgerausgleich entgegenwirkt. Es stellt sich ein

Gleichgewichtszustand

trägerausgleich

schließlich

ein,

der

den

unterbindet.

weiteren

Ladungs-

Die neutrale Zone beansprucht einen Teil des p- und des n-Materials. Dieser Bereich wird als Sperrschicht bezeichnet. In einer Kombination aus p- und n-dotiertern Halbleitermaterial entstehen somit drei verschiedene Bereiche. Diese sind: a)

die Sperrschicht um die Nahtstelle der beiden Materialteile, b) der um den Anteil der Sperrschicht im p-Material eingeengte Bereich mit Defektelektronenoder Löcherüberschuß.und . c) der um den Anteil der Sperrschicht im n-Material eingeengte Bereich mit Elektronenüberschuß. 224.

in

Eine der

35°

pn-Übergang Spannung

bei

angelegter

an das pn-Material angelegte Spannung stört das Sperrschicht vorhandene elektrische Feld. Je nach

547

Fortbildung Größe und Richtung dieser Spannung wird das elektrische Feld geschwächt oder verstärkt. Damit ändert sich auch die Stärke der Sperrschicht. Wird das

der

positive

p-dotierte

und

Pol der

einer

Gleichspannungsquelle

negative

Pol

an

das

an

n-dotierte

Halbleitermaterial angeschlossen, stimmt das Potential an den beiden Anschlüssen mit den jeweiligen Majoritätsträgern überein. Da sich gleichartige Potentiale abstoßen, werden im p-Material die Defektelektronen vom positiven Anschluß und im n-Material die Elektronen vom negativen Anschluß in Richtung zur Sperrschicht abgedrängt. An beiden Seiten der Sperrschicht entsteht eine Anhäufung von Ladungsträgern. Hierdurch wird ein elektrisches Feld aufgebaut, welches dem in der Sperrschicht vorhandenen Feld

entgegengerichtet

ist.

Das

ursprünglich

vorhandene

Feld wird geschwächt. Damit wird die Sperrschicht verringert und ein starker Ladungsträgeraustausch möglich. Im p-Material greift das positive Potential durch die Sperrschicht durch und zieht Elektronen aus der Ladungsträgeranhäufung im n-Material zu sich herüber. Umgekehrt werden durch das negative Potential im n-Material Defektelektronen aus der Ladungsträgeranhäufung im p-Material angezogen. Unter dem Einfluß einer kleinen Spannung kann bereits ein verhältnismäßig großer Strom durch den pn-Übergang fließen. Die Minoritätsträger sind an diesen Flüssen nicht beteiligt. Sie werden im p-Material als Elektronen von dem dort anliegenden positiven Potential angezogen und gebunden, desgleichen im n-Material als Defektelektronen von dem dort anliegenden negativen Potential. Wird

die

Spannungsquelle

umgepolt,

so

daß

nunmehr

der positive Pol an das n-dotierte und der negative Pol an das p-dotierte Materialteil angeschlossen ist, werden die Majoritätsträger auf beiden Seiten von der Sperrschicht ab- und zum Spannungsanschluß hingezogen. Die Wirkung des Feldes in der Sperrschicht wird verstärkt, die Sperrschicht selbst und der innere Widerstand vergrößern sich. Es kann nur noch ein kleiner Reststrom fließen, der hauptsächlich durch Minoritätsträgerflüsse zustande kommt. Durch das in dieser Betriebsart am p-Ma-

548

Halbleiter-Bauelemente

Bild 9.

pn-Übergang

unter dem Einfluß einer Wechselspannung a) Verlauf der angelegten Spannung, b) Strom- und Spannungsverlauf im Halbleitermaterial, c) Darstellung der Sperrschicht bei unterschiedlicher Größe und Richtung der angelegten Spannung

Fortbildung terial anliegende negative Potential werden die Minoritätsträger, hier die Elektronen, zur Sperrschicht gedrängt, von

dem

am

gegenüberliegenden

n-Material

anliegenden

positiven Potential durch die Sperrschicht gesaugt und angezogen. Die Defektelektronen oder Löcher, die im n-Material die Minoritätsträger bilden, durchlaufen den umgekehrten Weg. Wegen der wesentlich verstärkten Sperrschicht und der nur in geringerer Zahl als die Majoritätsträger vorhandenen Minoritätsträger bleibt der Sperrstrom entsprechend klein. In Bild9 sind die geschilderten Verhältnisse an Hand einzelner Phasen einer Wechselspannung dargestellt. Die einzelnen Phasen sind mit Ziffern gekennzeichnet. Gleiche Ziffern in den Bildern 9a bis 9c bedeuten unmittelbare Zusammenhänge der einzelnen Darstellungen. Bild 9a zeigt den Verlauf der Wechselspannung. Bild 9b zeigt den Zusammenhang zwischen Stromund Spannungsverlauf im Halbleiter. In Bild 9c ist schließlich die Veränderung der Sperrschicht bei unterschiedlicher Größe und Richtung der angelegten Spannung dargestellt.

3. Halbleiterdioden Halbleiterdioden bestehen aus zusammengefügten p- und n-dotierten Halbleitermaterialteilen. Durch das Zusammenwirken der Eigenschaften dieser Materialteile entsteht ein Bauelement, welches einen von der Größe und der Richtung einer angelegten Spannung abhängigen Widerstand bietet. Die Ursachen hierfür, das Bilden der Sperrschicht, wurden schon im Abschnitt 2.2. behandelt. In den folgenden Ausführungen sollen weitere Einzelheiten dargestellt werden. 31.

Diodenkennlinie

Mit der Diodenkennlinie wird der in der Diode fließende Strom in Abhängigkeit der angelegten Spannung dargestellt. Bild 10 zeigt eine derartige Kennlinie mit einem Durchlaß-, cinern Null-, einerm Sperr- und einem Durchbruchsbereich.

550

Halbleiter-Bauelemente

I mA) Diodenkennlinie

|

!

|

un

|

\-Sperrbereich / H+-Durchiaßbereich— ı [Durchbruch Nullbereich | bereich

|

(kA) Bild 10, Diodenkennlinie

Im

Durchlaßbereich

schluß am p-Material Die Sperrschicht des

liegt

der

positive

und der negative Halbleitermaterials

Spannungsanam ist

n-Material. gegenüber

dem Ausgangszustand geschwächt, es kann ein großer Majoritätsträgerstrom fließen. Kleine Spannungsschwankunkungen verursachen dabei große Stromänderungen. Die direkt an der Diode liegende Spannung ist stets so zu begrenzen, daß der Strom seinen zulässigen Wert nicht überschreiten kann. Unzulässig hohe Ströme bewirken starke Erwärmungen in der Diode, durch welche die Kristallstruktur verändert und damit die Diode zerstört werden kann, Im Nullbereich ist die an der Diode liegende Spannung so gering, daß die Sperrschicht nur unwesentlich beeinflußt wird. Dies gilt für beide Spannungsrichtungen. Die hier fließenden Ströme sind entsprechend klein, well durch das kaum gestörte Gleichgewicht an der Sperrschicht weder die Majoritätsträger noch die Minoritätsträger zu einem nennenswerten Ladungsträgerausgleich beitragen und auch nicht durch die Sperrschicht hindurch

551

Fortbildung in das gegenüberliegende, terial wandern können.

entgegengesetzt

dotierte

Ma-

Beim Betrieb der Diode im Sperrbereich der Kennlinie liegt der positive Anschluß am n-Material und der negative am p-Material. Die Sperrschicht ist stark ausgebildet, es kann daher nur ein geringer Minoritätsträgerstrom fließen. Dieser bleibt auch bei Spannungserhöhungen nahezu konstant. Die Spannung kann im Sperrbereich gegenüber dem Durchlaßbereich um ein bis zwei Größenordnungen erhöht werden, ohne daß der Strom unzulässig hoch

ansteigt.

Der Durchbruchsbereich folgt im Anschluß an den Sperrbereich. Von einem bestimmten Spannungswert an, der Durchbruchsspannung,

ist

die

Kennlinie

scharf

abgeknickt.

Geringe Spannungserhöhungen bewirken von diesem Punkt an einen starken Anstieg des Sperrstromes. Das Anwachsen des Sperrstromes wird durch den Abbau der Sperrschicht ermöglicht. Der

Abbau

der

Sperrschicht

hat

folgende

Ursachen:

a) Wird die angelegte Spannung und die hierdurch verursachte Feldstärke sehr groß, lösen sich unter ihrem Einfluß Elektronen aus der Sperrschicht. Die so entstandenen Ladungsträger erhöhen den Sperrstrom; die Sperrschicht wird abgebaut. Dieser Vorgang wird als Zenereffekt bezeichnet. b) Der Zenereffekt wird durch den Avalancheeffekt fortgesetzt. Beim Avalancheeffekt ist die Beschleunigung der Ladungsträger bereits so groß, daß bei einem Aufprall innerhalb der Sperrschicht weitere Ladungsträger freigeschlagen werden. Die Zahl der Ladungsträger steigt damit lawinenhaft an. Die Folge ist ein starkes Anwachsen

groß,

daß

des

die

Kristallstruktur

Sperrstromes.

durch des

ihn

Wird

erzeugte

der

Sperrstrom

Wärmemenge

Halbleitermaterials

verändert,

so

die

wird

die Diode zerstört und unbrauchbar. Treten keine Strukturänderungen ein, kann sich bei einer Spannungsverminderung die Sperrschicht zurückbilden, und die Diode ist weiterhin verwendbar.

552

Halbleiter-Bauelemente 32.

Aufbau

der

Dioden

Halbleiterdioden werden entweder als Spitzen- oder als Flächendioden gefertigt. Bei Spitzendioden ist die Sperrschicht punktförmig, bei Flächendioden scheibenförmig ausgebildet. Das Halbleitermaterial ist in Glas- oder in Metallgehäusen untergebracht. Glasgehäuse müssen eingefärbt werden, um Beeinflussungen der Sperrschicht durch Lichteinwirkungen zu vermeiden. Bei Dioden in Metallgehäusen

kann

die

Belastbarkeit

durch

Montage

auf

Kühl-

flächen erheblich gesteigert werden. Als Ausgangsmaterial für die Halbleiterherstellung dienen Germanium oder Silizium. Anode (p-dotiert)

Kathode (n-dotiert)

Anode

Bild 11

Anode

Durchlaßrichtung

a) Bild ı1l. a) richtung

Kathode

Sperrichlung

b)

Schaltsymbol betrieben; c)

zeigt

das

Kathode

c)

der Diode; b) Diode, in DurchlaßDiode, in Sperrichtung betrieben

Schaltsymbol

ist als Strich, die Anode Diode wird in Flußrichtung

der

Diode.

Die

Kathode

als Dreieck dargestellt. Die betrieben, wenn an der Anode

positives und an der Kathode negatives Potential anliegt (Bild 11b). Die Anode besteht also aus p-dotiertem und die Kathode aus n-dotiertem Halbleitermaterial. Beim Einbau in Glasgehäuse wird der Kathodenanschluß durch einen weißen Farbring, Farbpunkt oder eine Farbkappe gekennzeichnet;

beim

Kennzeichnung des blättern angegeben. 321.

Einbau

in

Metallgehäuse

Kathodenanschlusses

in

den

ist

die

Daten-

Germaniumdioden

Germaniumdioden

werden

vorwiegend

als

Spitzen-

dioden gefertigt. In der Spitzendiode ist auf einem n-dotierten Germaniumstück eine Metallfeder aufgesetzt. Die Sperrschicht wird zwischen der Federspitze und dem Ger-

653

Fortbildung manium durch einen Stromstoß gebildet. Infolge der punktförmigen Beschaffenheit der Sperrschicht hat die Germaniumdiode eine geringe Eigenkapazität. Sie ist daher besonders zur Verwendung in hohen Frequenzbereichen geeignet. Wegen ihrer kleinen Sperrschicht ist die Spitzendiode bei Überschreitungen der zulässigen Sperrschichttemperatur besonders gefährdet. 322.

Siliziumdioden

Siliziumdioden werden als Flächendioden gefertigt. Sie können mit hohen Sperrspannungen betrieben werden und vertragen, besonders bei entsprechender Kühlung, erhebliche

Verlustleistungen.

Der

Sperrstrom

ist

sehr

gering

und steigt beim Erreichen der Durchbruchsspannung steil an. Siliziumdioden haben wegen ihrer flächenförmigen Sperrschicht eine nicht zu vernachlässigende Eigenkapazität. Sie können vorteilhaft als Gleichrichter-, Schalt- oder Kapazitätsdioden eingesetzt werden. 33.

Anwendungsbereiche

Die verschiedenen Diodentypen sind jeweils für spezielle Anwendungsbereiche geeignet. Im folgenden werden die wichtigsten Typen dargestellt und einige Anwendungsbereiche erläutert, die als Grundlage der elektronischen Schaltungstechnik erforderlich sind. 3.3.1.

Gleichrichterdioden

In Bild 12a ist eine Gleichrichterschaltung dargestellt. Die Diode dient als Ventil, welches der positiven Halbwelle der gleichzurichtenden Spannung einen kleinen und der negativen Halbwelle einen großen Widerstand entgegensetzt. In Bild 12b ist die Ventilwirkung der Diode ersichtlich. Die grundsätzliche Wirkungsweise der Gleichrichterdiode wurde bereits unter Punkt 3.1. (Diodenkennlinie) beschrieben. Weitere Anwendungsbereiche ergeben sich, wenn die gleichzurichtende Wechselspannung einer Gleichspannung überlagert wird. Durch Verändern der Gleichspannung kann der gleichzurichtende Wechselspannungsanteil verkleinert oder vergrößert werden. Desgleichen können mit

554

Halblelter-Bauelemente

I

(mA)

Stromverlauf im

_ Belastungswiderstand

Verlauf der

Eingangsspannung

2) Bild 12. Strom-

£

a)

a) Gleichrichterschaltung; b) und Spannungsverlauf in

einer derartigen oder beschnitten

Schaltung werden.

Zusammenhang zwischen einer Gleichrichterdiode

Spannungsimpulse

unterdrückt

Gleichrichterdioden werden häuflg als Ankopplungselemente in logischen Schaltkreisen verwendet. Derartige Schalterdioden müssen bei impulsartiger Belastung sehr kurze Übergangszeiten zwischen dem Sperr- und dem Durchlaßbetrieb ermöglichen. Mehrere dieser Ankopplungselemente können zu Funktionsgruppen zusammengefaßt werden. Je nach Schaltungsart ergeben sich hierbei Lösungsmöglichkeiten für alle erforderlichen Anschaltebedingungen.

555

Fortbildung 33.2.

Zenerdioden

Zenerdioden dienen vorwiegend zur Spannungsstabilisierung oder zum Erzeugen von Vergleichsspannungen. Hierbei wird der steile Anstieg des Sperrstromes im Sperrbereich der Diodenkennlinie ‚genutzt. Kleine Spannungsänderungen verursachen in diesem Bereich große Stromänderungen. Diese Stromänderungen bewirken an einern

Vorwiderstand

mehr

oder

weniger

große

Span-

nungsabfälle, welche den Schwankungen der Eingangsspannung entgegenwirken. Die Eingangsspannung ist dabei stets so festgelegt, daß durch Schwankungen der Spannung oder der Belastung der Regelbereich der Kennlinie nicht überschritten wird. Es gibt Zenerdioden für verschiedene

lastungen.

Nennspannungen

Zenerdioden

werden

und

in

unterschiedliche

Sperrichtung

Be-

betrieben.

Ay

a)

Bild 13.

556

b)

Ur

a) Stabilisierungsschaltung Regelbereich der Kennlinie

Ur

mit einer Zenerdiode; einer Zenerdiode

Halbleiter-Bauelemente In

rung

Bild mit

13a

einer

ist

eine

Schaltung

Zenerdiode

zur

dargestellt.

SpannunssstabilisieBild

13b

zeigt

den

Regelbereich der Kennlinie einer Zenerdiode. Beim Nenn« wert der Eingangsspannung U) nimmt die Zenerdioda einen Strom I, auf, der am Vorwiderstand R, einen be stimmten Spannungsabfall verursacht. An der Zenerdiode liegt die Zenerspannung U,, die aus der Eingangsspannung U; abzüglich des Spannungsabfalls am Vorwiderstand R,, besteht. Die Spannung U, liegt in der Mitte der Regelkennlinie und ist als Arbeitspunkt 1 gekennzeichnet. Bei schwankender Eingangsspannung ergibt sich der nachstehend beschriebene Regelvorgang. Sinkt die Eingangsspannung unter ihren Nennwert, verringert sich der Strom I, in der Zenerdiode, Der Spannungsabfall am

Vorwiderstand

Ry

sinkt ab und

gleicht die Verminderung

der Eingangsspannung nahezu aus. Der Grenzwert ist durch den Zenerknick gegeben. Er ist als Arbeitspunkt 2 bezeichnet. Erhöht sich die Eingangsspannung über ihren Nennwert, steigt der Strom I, in der Zenerdiode an. Der Spannungsabfall am Vorwiderstand R, steigt damit ebenfalls an und gleicht die Zunahme der Eingangsspannung aus. Der Grenzwert für diesen Regelbereich ist durch den höchstzulässigen Zenerstrom gegeben. Er ist als Arbeitspunkt 3 angedeutet. Bei

Belastungsschwankungen

ergeben

sich

uniterschied-

liche Spannungsabfälle am Vorwiderstand. Diese wirken wie vorstehend beschrieben auf die Zenerdiode ein und halten die Zenerspannung innerhalb des Toleranzbereiches konstant. Mit Zenerdioden ist es somit möglich, die Betriebsspannung in gewissen Grenzen von Belastungsund Spannungsschwankungen unabhängig zu machen. Der Toleranzbereich der Zenerspannung ist durch die Steilheit der Kennlinie im Durchbruchbereich bedingt. Steile Kennlinien lassen kleine Schwankungen, weniger steile Kennlinien größere Schwankungen zu. Ist der geforderte Laststrom nicht größer als der zulässige Zenerstrom, kann der Lastwiderstand der Zener-

575

Fortbildung diode parallelgeschaltet werden. Die Zenerspannung ist in diesem Fall gleichzeitig die Betriebsspannung für den Lastwiderstand. Bei höherer Belastung dient die Zenerspannung als Steuerspannung für Regelschaltungen mit Transistoren. Derartige Regelschaltungen können aus mehreren Stufen bestehen. 3,33.

Kapazitätsdioden

In Kapazitätsdioden werden die sich unter dem Einfluß der angelegten Spannung ergebenden Sperrschichtänderungen genutzt. Kapazitätsdioden werden im Sperrbereich betrieben. Steigt die Sperrspannung an, vergrößert sich die Sperrschicht und die Sperrschichtkapazität sinkt ab. Eine kleinere Sperrspannung verringert die Sperrschicht und bewirkt eine Kapazitätszunahme. Bild 14a zeigt den Stromund Spannungsverlauf der Kapazitätsdiode und Bild 14b den Kapazitätsverlauf in Abhängigkeit der Spannung. Kapazitätsdioden werden häufig in automatischen Regelschaltungen eingesetzt.

Un—

|!

|I | |

|

| U

®

|| Ela |

9 2

Bild 14. Kennlinien einer Kapazitätsdiode a) Strom- und Spannungsverlauf der Diode, b) Kapazitätsverlauf in Abhängigkeit der Spannung

Halbleiter-Bauelemente 334. Tunneldioden Tunneldioden werden aus sehr stark dotiertem p- und n-Material aufgebaut. Dies führt zu einer gegenüber anderen Dioden veränderten Kennlinie. Die Kennlinie der Tunneldiode hat z.B. keinen Sperrbereich. Im Durchlaßbereich steigt der Strom mit zunehmender Spannung zunächst steil an, erreicht ein Maximum und fällt bei weiter steigender Spannung wieder ab. Wird die Spannung noch weiter erhöht, durchläuft der Strom eine Talsohle, um dann in einen erneuten Anstiegsbereich überzugehen. Wegen der abfallenden Kennlinie im Bereich des Stromrückgangs bei steigender Spannung kann die Tunneldiode als Verstärker und Schwingungserzeuger verwendet werden. Aufgrund ihrer besonderen Kennlinienform ist die Tunneldiode außerdem als elektronischer Schalter verwendbar. Diese Betriebsweise wird nachstehend untersucht. Bild

15a

triebsart

zeigt

einer

die

Grundschaltung

Tunneldiode.

In

dem

für

die

Schalterbe-

gezeichneten

Strom-

kreis ist eine Gleichspannungsqauelle an die Reihenschaltung einer Tunneldiode mit einem Belastungswiderstand geschaltet. Es ist ferner die Möglichkeit angedeutet, der Gleichspannung einen Spannungsimpuls zu überlagern. Bild 15b zeigt zunächst die Strom-Spannungskennlinie der Tunneldiode. Diese Kennlinie wird von einer Geraden an drei Punkten geschnitten. Die Gerade wird als Widerstandsgerade bezeichnet. Sie kennzeichnet in ihrem Anfangspunkt auf der waagerechten Achse die Betriebsspannung U7. Ihre Steigung ist von der Größe des Belastungswiderstandes abhängig. Der Endpunkt kennzeichnet auf der

senkrechten

Achse

den

Kurzschlußfall;

d.h.

der

im

Stromkreis fließende Strom würde bei dieser Betrachtung allein durch den Belastungswiderstand begrenzt. Die Schnittpunkte zwischen der Widerstandsgeraden und der Kennlinie bilden die sogenannten Arbeitspunkte. Aus der Lage der Arbeitspunkte ist der jeweils fließende Strom und die Aufteilung der Gesamtspannung U, in den Spannungsabfall an der Tunneldiode und den am Belastungswiderstand zu erkennen.

559

Fortbildung Tunneldiode

T— a)

Us

17

R

I I

mA)

Kennlinie der Tunneldiode |

u

N

>

Widerstandsgerade für:

Sa

4 17

\ |

If

N

N

|

ı

11 ---> T

U

)

Parls

N

T

N

N

=--233 T

T

T

T

T

U;

N

>

uw

17

UgrUs

@©+@ = stabiler Arbeitspunkt @ = Iabiler Arbeitspunkt

Bild 15. Schalterbetriebsweise einer Tunneldiode a) Grundschaltung ı b) Arbeitspunkte auf der Strom-Spannungs-Kennlinie

Beim Einschalten der Spannung steigt der Strom bis zum Erreichen des Arbeitspunktes 1 an. Es fließt der Strom I, Die Spannung U,— U, fällt am Belastungswiderstand und die Spannung U, an der Tunneldiode ab. Wird der Gleichspannung U, nunmehr eine Impulsspannun U, überlagert, steigt die Gesamtspannung kurzzeitig auf den Wert U, + U, an. Ausgangspunkt für die Widerstandsgerade ist nun der Punkt UB + U, auf der waagerechten Achse. Die Steigung der Kennlinie bleibt gleich,

650

Halbleiter-Bauelemente da sich der Widerstandswert nicht verändert hat. strichelt eingezeichnete Widerstandsgerade für die ansteuerung

wird

hierbei

über

den

„Höcker“

Die geImpuls-

der

Kenn«

linie hinaus angehoben. Es stellt sich ein neuer Arbeitspunkt am Schnittpunkt der Widerstandsgeraden mit der Diodenkennlinie ein. Dieser Arbeitspunkt stabilisiert sich nach Abklingen des Spannungsimpulses auf Punkt 3. Es fließt der Strom I. Am Belastungswiderstand fällt die Spannung U, — U, und an der Tunneldiode die Spannung U, ab. Es ist ein neuer stabiler Schaltzustand eingetreten. Die Potentiale und Ströme zwischen Arbeitspunkt 1 und 3 unterscheiden sich eindeutig voneinander. Ist die Impulsspannung noch vor dem Durchlaufen des Arbeitspunktes 2 abgeklungen, stabilisiert sich die Tunneldiode trotzdem auf dem Arbeitspunkt 3, weil im fallenden Teil der Kennlinie alle Arbeitspunkte labil sind. Der Ausgangszustand ınit dem Arbeitspunkt 1 kann durch einen entgegengesetzt gerichteten Impuls erreicht werden. 4. Transistoren Transistoren

sind

Halbleiteranordnungen

mit

drei

La-

dungsträgerzonen. Jede Zone besteht aus n- oder p-dotiertem Halbleitermaterial. Die Zonen sind wechselweise geschichtet. Die eine äußere Zone wird als Emitter, die andere äußere als Kollektor und die mittlere als Basis bezeichnet. Zwischen dem Emitter und der Basis sowie der Basis und dem Kollektor entstehen Sperrschichten, die sinngemäß als Emitter-Basis und als Basis-KollektorSperrschicht bezeichnet werden. Durch eine geringere Dotierung der Basis wird erreicht, daß die Sperrschichten weiter in die Basiszone als in die Emitterbzw. die Kollektorzone hineinreichen. Außerdem ist die Basiszone wesentlich schwächer als die beiden anderen Zonen ausgebildet. Jede der drei Transistorzonen hat einen Spannungsanschluß. Wegen der beiden Sperrschichten kann die Schaltungsanordnung auch als zwei gegeneinandergeschaltete Dioden betrachtet werden, über deren gemeinsamen Mittelanschluß

sich

36 Fernmelde-Praxis

eine

Steuerungsmöglichkeit

des

Transi-

661

Fortbildung stors ergibt. Die zwischen Basis und Emitter anliegende Spannung Up; wird als Basisspannung, die zwischen Kollektor und Emitter anliegende Spannung U.„ als Kollektorspannung bezeichnet. Die im Transistorstromkreis fließenden Ströme sind der Basisstrom I,, der Emitterstrom I, und der Kollektorstrom I.. Da in gedruckten Schaltungen die Stromkreise nur unter Schwierigkeiten aufgetrennt werden können, werden im Betrieb an Stelle von Strommessungen häufig Spannungsmessungen durchgeführt. Die weiteren Betrachtungen werden sich daher vorwiegend auf die Darstellung der Spannungsverhältnisse beschränken. 41. Transistorarten Die Ladungsträgerzonen p-n-p

oder

n-p-n

können

geschichtet

sein.

in

der

Reihenfolge

Dementsprechend

gibt

es pnp- und npn-Transistoren. Beide Transistorarten sind in ihrer prinzipiellen Wirkungsweise gleich. Unterschiede bestehen lediglich in der Art der am Funktionsablauf beteiligten Ladungsträger (Majoritätsträger) und damit auch zwangsläufig in den Potentialverhältnissen. Bild 16 zeigt die Schaltzeichen der pnp- und der npn-Transistoren. Nach den Betrachtungen über die grundsätzliche Wirkungsweise des pnp- und des npn-Transistors wird den folgenden Abschnitten über Grundschaltungen, Kennlinien und Anwendungsbereiche ausschließlich der pnp-Transistor zugrunde gelegt. Kollektor

Bosis

Kollektor

Basis

a)

Emitter

Ö

Bild 16. Schaltsymbole von Transistoren Kreis dargestellt); a) pnp-Transistor,

411.

(werden auch ohne b) npn-Transistor

pnp-Transistor

Beim pnp-Transistor Basis aus n- und der

562

Emitter

besteht der Emitter aus p-, die Kollektor aus p-dotiertem Halb-

Halbteiter-Bauelemiente

Kollektor

p-Zone

! 4

Kallektor-Basis

Basis

|n-Zone

Emitter

p-Zone

Sperrschicht

leitermaterial. sich

ein

pn-,

Zwischen zwischen

!

ai

"T,

Ur

I £mitter|_ N Diode "T, BE | i

des pnp-Transistors

dem der

| Diode

t

P—-

Emitter-Basis Sperrschicht 1

Bild 17. Prinzip

LKollektor-

Emitter Basis

und

und dem

der

Basis

bildet

Kollektor

da-

gegen ein np-Übergang. Das positive Potential der Spannungsquelle liegt am Emitter. Gegenüber dem Emitter ist die Basis geringfügig und der Kollektor wesentlich stärker negativ vorgespannt. Somit entspricht der pn-Übergang zwischen dem Emitter und der Basis einer in Durchlaßrichtung und der np-Übergang zwischen der Basis und dem Kollektor einer in Sperrichtung betriebenen Diode. Diese Dioden sind gegeneinandergeschaltet und haben eine gemeinsame Kathode. Zum Erläutern der Wirkungsweise des Transistors sei zunächst angenommen, daß das Emitter- und das Basispotential anliegen, das Kollektorpotential aber fehlt. Die Emitter-Basis-Diode wird hierbei im Durchlaßbereich der Kennlinie betrieben (siehe Punkt 3.1., Bild 10). Dabei gelangen beim pnp-Transistor Löcher (als Majoritätsträger) aus der Emitter- in die Basiszone. Die Stärke des Löcherstromes ist von der Höhe des Basispotentials abhängig. Geringe Potentialänderungen verursachen in diesem Arbeitsbereich große Stromänderungen. Damit ist der Löcherstrom zwischen der Emitterund der Basiszone durch das Basispotential steuerbar.

30°

563

Fortbildung Für die weiteren Betrachtungen sei angenommen, daß das Basisund das Kollektorpotential anliegen, das Emitterpotential aber fehlt. Die Diodenstrecke Basis« Kollektor wird im Sperrbereich ihrer Kennlinie betrieben (Punkt 3.1., Bild 10). Es fließt ein Sperrstrom aus Minoritätsträgern,

der

kungen

Kollektor-

der

in

diesem

Arbeitsbereich

anliegenden Spannung des

keinen wesentlichen Kollektor-Diode.

nahezu

oder

Einfluß

von

Basispotentials

auf

der

Größe

unabhängig ist. Schwan-

den

Strom

haben

in

der

daher

Basis-

Im Betriebszustand, d.h. wenn das Emitter-, das Basisund das Kollektorpotential vorhanden sind, werden die Vorgänge innerhalb des pnp-Transistors vorwiegend durch den Defektelektronen- oder Löcherstrom bestimmt. Es pestehen folgende Zusammenhänge: a)

=

b

Die Diodenstrecke Emitter-Basis wird in Durchlaßrichtung betrieben. Hierbei gelangen Löcher aus der Emitterzone in den Basisraum. Die Größe dieses Ladungsträgerstromes wird durch den Potentialunterschied zwischen dem Emitter und der Basis, der Basisspannung, bestimmt. Die

Löcher

bilden

im

Basisraum

(n-Material)

Minori-

tätsträger. Für diese ist die in Sperrichtung betriebene Basis-Kollektor-Diode jedoch durchlässig (Sperrstrom in

der

Diodenkennlinie),

da

eine

in

Sperrichtung

be-

triebene Diode nur für Majoritätsträger gesperrt ist. Die im Basisraum nunmehr in großer Zahl vorhandenen Minoritätsträger werden daher vom Kollektorpotential zum großen Teil sofort durch die Basis-KollektorSperrschicht hindurch in die Kollektorzone gezogen. c) Die Größe des Löcherstromes zwischen der Basis und dem Kollektor ist davon abhängig, in welchem Maß die Löcher aus der Emitter- in die Basiszone transportiert

werden

und

dort

eine

Anhäufung

von

Minoritäts-

trägern bilden. Hierfür ist das Basispotential maßgebend. Der Potentialunterschied zwischen der Basis und dem Kollektor bewirkt lediglich das Absaugen der Minoritätsträgeranhäufung aus der Basiszone in die Kollektorzone. Der Transistorstrom ist demnach ausschließlich über das Basispotential steuerbar.

564

Bild 18.

pnp-Transistor

mit

zugehörigen

Spannungsquellen

d) Ein kleiner Teil aus der Emitterzone in den Basisraum gelangter Löcher rekombiniert dort mit Elektronen. Diese Elektronen werden aus dem äußeren Stromkreis ersetzt. Es fließt ein geringer Basisstrom. Dieser Basisstrom bewirkt eine zum Steuern des Transistors erforderliche Leistung. 412.

npn-Transistor

Beim npn-Transistor besteht der Emitter aus n-, die Basis aus p- und der Kollektor aus n-dotiertem Halbleitermaterial. Zwischen dem Emitter und der Basis bildet sich ein np-, zwischen der Basis und dem Kollektor ein pn-Übergang.

Das

negative

Potential

liegt

i

1+

am

Emitter.

Gegenüber dem Emitter ist das Basispotential geringfügig und das Kollektorpotential wesentlich stärker positiv. Somit entspricht der np-Übergang zwischen dem Emitter

Kollektor

|r"Zone

t

Kollektor- Basis

Basis

| Emitter

|p-Zone

Sperrschicht

P— Emitter-Basis

Sperrschicht

|7-Ipne Bild 19. Prinzip

—:

+ '

| Kollektor- \ Diode ı

T-_

I

Emitfer-+

Diode

T-

L

Uce gg

|

des npn-Transistors

565

Fortbildung und der Basis einer in Durchlaßrichtung und der pnÜbergang zwischen der Basis und dem Kollektor einer ir. Sperrichtung betriebenen Diode, Diese Dioden sind gegeneinandergeschaltet und haben eine gemeinsame Anode. Bei

angeschaltetem

Emitter-

und

Basispotential,

abe:

—

=

fehlendem Kollektorpotential ist auch beim npn-Transistor (analog dem pnp-Transistor) zunächst die Arbeitsweise der Emitterdiode zu betrachten. Die Diode wird auch beim npn-Transistor im Durchlaßbereich der Kennlinie betrieben (Punkt 3.1., Bild 10). Dabei gelangen Elektronen (als Majoritätsträger) aus der Emitter- in die Basiszone, Die Stärke des Elektronenstromes ist von der Höhe des Basispotentials abhängig. Der Ladungsträgerfluß zwischen der Emitter- und der Basiszone ist demnach wiederum durch das Basispotential steuerbar. Fehlt nunmehr das Emitterpotential und sind das Basisund das Kollektorpotential vorhanden, wird die Kollektordiode im Sperrbereich der Kennlinie betrieben (Punkt 3.1., Bild 10). Es fließt ein Sperrstrom aus Minoritätsträgern, der von der Größe der anliegenden Spannung nahezu unabhängig. ist. Im Betriebszustand, d.h. wenn das Emitter-, das Basisund das Kollektorpotential vorhanden sind, werden die Vorgänge im npn-Transistor vorwiegend durch den Elcktronenstrom bestimmt. Es ergeben sich folgende Zusammenhänge: a) Die Diodenstrecke Emitter-Basis wird in Durchlaßrichtung betrieben. Hierbei gelangen Elektronen aus der Emitterzone in den Basisraum. Die Größe dieses Ladungsträgerstromes wird von der Basisspannung bestimmt. b Die Elektronen bilden im Basisraum Minoritätsträger. Für diese ist die in Sperrichtung betriebene Kollektordiode durchlässig. Die im Basisraum in großer Zahl vorhandenen Minoritätsträger werden daher zum großen Teil in die Kollektorzone gezogen. Die Größe des Elektronenstromes zwischen der Basis cC und dem Kollektor ist davon abhängig, in welchem Maß die Elektronen aus der Emitter- in die Basiszone transportiert werden und dort eine Anhäufung von

566

Haibleiter-Bauelemente

Bild 20.

npn-Transistor

mit

zugehörigen

Spannungsquellen

Minoritätsträgern bilden. Hierfür ist das Basispotential maßgebend. Der Transistor ist daher über das Basispotential steuerbar. d) Ein kleiner Teil der aus der Emitterzone in den Basisraum gelangten Elektronen rekombiniert dort mit Löchern. Es fließt ein kleiner Basisstrom und bewirkt eine zum Steuern des Transistors erforderliche Leistung. 42. Grundschaltungen des Transistors Bei der Beschreibung des pnp- und des npn-Transistors wurde stets der Emitter als Bezugspunkt für die an den Transistoren liegenden Potentiale betrachtet. Ferner wurde unterstellt, daß der Transistor durch Änderungen des Basispotentials gesteuert wird. Die Ausführungen in den Abschnitten 4.1.1. und 4.1.2. haben gezeigt, daß die Emitterdiode in Durchlaßrichtung und die Kollektordiode in Sperrichtung betrieben werden. Unter Berücksichtigung dieser Bedingungen kann jeder der drei Transistoranschlüsse als Bezugspunkt für die erforderlichen Spannungen dienen. Es gibt somit eine Emitter-, eine Basis- und eine Kollektorschaltung. 4.2.1.

Emitterschaltung

Bei der Emitterschaltung dient der Emitter als Bezugspunkt und die Basis als Steuerelektrode. Bei dieser Betriebsart ist die größte Leistungsverstärkung zu erzielen. 422.

Basisschaltung

Bei der Basisschaltung dient die Basis als Spannungsbezugspunkt und der Emitter als Steuerelektrode. Die Ausgangsspannung wird am Kollektor abgegriffen. Die Basisschaltung wird vorwiegend bei hohen Frequenzen der

567

aifung

Schaltungs- | Eingangs- | Ausgangs-|

art

JStrem- | Spannungs- | Leistungs-

widerstand | widerstand | verstärkung \verstärkung | verstärkung

Emiter-- | m’-n* | m*-nS

Grundschaltung

Basis -

Grundschaltung

82

n’-02 | nm 2

|m'-zue | 1!-m* | m’-n’

2

82

|

7

Kollektor- | m°-105 | 10'-m? | m’-zum?

Grundschalfung

2

2

Bild 21. Grundschaltung des pnp-Transistors

n2-10* | 10-10?

1

zug!

dunpiq1o4

899

Schalt

Halbleiter-Bauelemente Signalspannung eingesetzt gen weniger interessant. 42.3.

und

ist für

digitale

Anwendun-

Kollektorschaltung

Bei der Kollektorschaltung wird der Kollektor als Spannungsbezugspunkt und die Basis als Steuerelektrode verwendet. Die Ausgangsspannung wird am Emitier abgegriffen. Die Kollektorschaltung wird häufig als Impedanzwandler, d.h. für Anpassungszwecke, verwendet. 43.

Kennlinien

des

Transistors

Die Kennlinien geben wichtige Hinweise über das Verhalten des Transistors unter verschiedenen Betriebsbedingungen. Die wichtigsten Kennlinien sind die Eingangs-, die Übertragungsund die Ausgangskennlinie. Diese Kennlinien werden nachstehend für die Emitterschaltung beschrieben. 431.

Eingangskennlinie

Die Eingangskennlinie kennzeichnet den Verlauf des Basisstromes I, in Abhängigkeit der Basisspannung Up für konstante Werte der Kollektorspannung Uc.pr. Unter Punkt 4.1.1. wurde bereits gesagt, daß der pn-Übergang zwischen dem Emitter und der Basis wie eine in Durchlaßrichtung betriebene Diode wirkt. Dieser Wirkungsweise entsprechend, kann die Eingangskennlinie des Transistors mit gewissen Einschränkungen als Diodenkennlinie im Durchlaßbereich betrachtet werden. Hierbei ist zu beachten, daß der Basisstrom nur einen kleinen Teil des Ladungsträgerflusses

beansprucht.

zwischen

dem

Emitter

und

der

Basis

Aus dem Zusammenhang zwischen dem Basisstrom Ip und der Basisspannung Up; läßt sich ein innerer Widerstand der Basis-Emitter-Strecke des Transistors errechnen. Der nichtlineare Verlauf der Kennlinie zeigt, daß der innere Widerstand der Basis-Emitter-Strecke nicht konstant ist, sondern bei verschiedener Größe der Basisspannung unterschiedliche Werte aufweist. Die Basisspannung U,pr wird häufig als Eingangsspannung und der Basisstrom I, als Eingangsstrom bezeichnet.

569

uÄ

200

—

1,

Fortbildung

-Ig

150

Urg "konstant 100

7

5

7 7 0

so

700

150

200

250 mV 300 TUBE

Bild 22. Eingangskennlinie

Aus diesen Bezeichnungen ist für den inneren Widerstand der Begriff Eingangswiderstand abgeleitet worden. Die zugehörige Kennlinie wird sinngemäß als Eingangskennlinie bezeichnet.

432.

Übertragungskennlinie

Die Übertragungskennlinie zeigt den Verlauf des Kollektorstromes I, in Abhängigkeit des Basisstrores I, oder 75 mA

L—

7 ce |

l 5 0

Bild 23,

570

ww 0

—

100

Übertragungskennlinie

Urg=konstont

|

206 — do

L in

7

300

A

#00

Abhängigkeit

von

I,

Halbleiter-Bauelemente der Basisspannung Up, bei konstanter Kollektorspannung Uor- Die Übertragungskennlinie ist also in zwei Arten darstellbar. Beide Darstellungsarten werden auch als Steuerkennlinie bezeichnet. Aus der Darstellungsart des Kollektorstromes I, in Abhängigkeit des Basisstromes I, (Bild 23) läßt sich die Stromverstärkung des Transistors ermitteln. Als Stromverstärkung wird das Verhältnis zwischen der Stromänderung am Kollektor (Ausgangskreis) und an der Basis (Eingangskreis) bezeichnet. Zum Messen der Stromverstärkung gibt es verschiedene Meßgeräte. Die Ergebnisse der Messungen liefern wichtige Hinweise über die ordnungsgemäße Funktion des Transistors. Die Mittelwerte der Stromverstärkung können aus den Datenblättern entnommen werden. Die Darstellungsart des Kollektorstromes I, in Abhängigkeit der Basisspannung U,; wird bei potentialgesteuerten Schaltungsanordnungen als Steuerkennlinie verwendet. Die Steuerkennlinie wird jeweils für einen konstanten Wert der Kollektorspannung U.; aufgezeichnet. Durch die Größe der Basisspannung Up„ wird der Arbeitspunkt auf der Steuerkennlinie festgelegt. Es läßt sich für jeden Wert 20 mA -Ic

15

6 —-—

- 7770200

0.

Urg "konstant 20

00 Bild 24,

/

_ 700

Steuerkennlinie

200

—elpe

dc

in

30

mV

Abhängigkeit

#00 von

Upp)

571

Fortbildung der Basisspannung U,},5 der zugehörige Wert des Kollektorstromes I,, ablesen. Schwankungen der Basisspannung UpE verursachen Veränderungen des Kollektorstromes I. Der Transistor wird also im Takt der Basisspannung Upr gesteuert.

4.33.

Ausgangskennlinie

Mit

der

Ausgangskennlinie

wird

der

Verlauf

des

Kollek-

torstromes I, in Abhängigkeit der Kollektorspannung Up gekennzeichnet. Die Ausgangskennlinie kann entweder für konstante Werte des Basisstromes I, oder für konstante Werte der Basisspannung Upp aufgenommen werden. Häufig werden die Ausgangskennlinien für mehrere Werte des Basisstromes I, oder der Basisspannung Upr als Kennlinienschar dargestellt. In Punkt 4.1.1. wurde beschrieben, daß die Emitterdiode in Durchlaßrichtung und die Kollektordiode in Sperrichtung betrieben werden. Der Ladungsträgertransport von der Emitter- in die Basiszone ist dabei von der Ansteuerung der Basis (Größe der Basisspannung oder des BasismA

I.

Bereich bereich ug bereich |Fe—-/inearer 1

|”

|

/

20

0

1 Unp-konstant

l

N

'

/

70

0

L

Bild 25.

572

|

—

_

40 _-Anstiegs-